T300/E51碳纤维编织层合板压入变形损伤分析

碳纤维编织层合板具有高比强度和易成形性,在工业领域内作为结构件的应用越发广泛。基于Hashin强度判据分析T300/E51碳纤维编织层合板在球形压头准静载条件下的力学响应,研究变形时的组分材料损伤,以组分材料刚度的退化表示其失效。试件损伤表现为压头背向处纤维应力较大,发生断裂,并垂直于该处纤维方向扩展,各层纤维应力差较大,试验结果与计算结果一致性较好;以此为依据设计了表层材料为T700SC的双层板,有效的改善了内外层应力差别较大的问题。     

低速冲击下CFRP层合板的损伤分析与数值模拟

为研究碳纤维层合板在低速冲击载荷下的损伤过程，按照国家标准测定了平纹编织碳纤维层合板的冲击强度，并设定不同冲击能量进行冲击试验，分析层合板的损伤形式及演化过程。根据冲击试验条件，利用Abaqus软件建立了层合板的复合材料有限元模型，基于Hashin失效准则和渐进损伤演化理论，模拟层合板在不同冲击能量下的层内损伤和层间损伤。结果表明，随着冲击能量增大，基体拉伸损伤与纤维压缩损伤最容易发生，但基体压缩损伤最先完全失效，宏观表现为局部凹陷；分层损伤最先出现在冲击表面，以松树型损伤模式逐步向背面扩展。     

层合板静压痕及压缩强度试验与其数据统计分析

复合材料层合板在低速能量冲击后的压缩强度变化是航空器结构设计应用的重要依据。本研究运用标准静压痕及冲击后压缩强度试验方法,对工程中两类典型的碳纤维及玻璃纤维树脂基复合材料层合板进行了静压痕及压缩强度试验研究,并采用数理统计方法,对试验数据进行了处理,给出了冲击后有效弹性模量及压缩极限强度的分散性表征及其拟合分布,计算了A、B基准值。研究结果表明:冲击后两类复合材料层合板的有效模量与强度特性仍遵从正态分布的概率推断;但较玻璃纤维增强的树脂基复合材料层合板, 碳纤维增强复合材料呈现更明显的脆性。     

光纤传感器超声波焊接嵌入1100铝箔

为了对光纤进行金属嵌入式封装,对T2紫铜与1100(L4)纯铝进行了超声波焊接试验,在焊接过程中进行了光纤传感器的嵌入试验.嵌入的光纤传感器分别选用裸光纤、化学镀层保护光纤、化学镀+电镀层保护光纤,对嵌入效果进行了比较.采用拉伸试验的方法对嵌入强度进行了测试;采用光检测计检测了嵌入后的光强损失.结果表明,纯铝箔可以做为...     

不同夹层材料层合板与AA5052铝合金自冲铆接接头成形质量与静强度对比北大核心CSCD

为了对比不同夹层材料层合板与AA5052铝合金自冲铆接接头的成形质量与静强度,分别采用M005丙烯酸高强度结构胶、EVA泡棉和泡沫镍作为夹层制备了厚度为1.5 mm的层合板,使用两种板料组合方式进行自冲铆接试验。结果表明:在成形质量方面,层合板作为上板的接头的成形质量优于层合板作为下板的接头的质量,且夹层材料的种类对接头的成形质量产生了影响,EVA泡棉夹层的层合板成形质量最优,泡沫镍夹层的层合板次之,M005丙烯酸高强度结构胶夹层的层合板最差。接头的成形质量影响了接头的静强度,接头成形质量越好,对应接头的静强度越大。在失效形式方面,层合板作为上板时接头的失效形式为铆钉拔出铝合金板;而层合板作为下板时接头的失效形式为铆钉拔出层合板下基板,并伴随有层合板上基板与夹层材料的拉破撕裂。     

PPS/CF复合材料电阻焊接工艺及性能评价

利用碳纤维织物电阻产热特性对PPS/CF层合板开展电阻焊接工艺研究. 试验验证了碳纤维电阻随温度升高而减小的变化规律,从而阐明了碳纤维通电发热非线性增长的原因. 通过DSC测试获得PPS熔融态温度区间,利用LSCM对接头微观形貌进行分析,结合接头的LSS试验结果,得到了PPS/CF层合板电阻焊接的主要焊接工艺参数(焊接温度、焊接压力和冷却速率)及其对接头成形和力学性能的影响规律. 结果表明,优化后的工艺参数为焊接温度390 ℃、焊接压力0.6 MPa、冷却速率20 ℃/min,此时的焊接接头抗剪强度最高,可达到母材自身抗剪强度的65%.     

钢-FRP异质单帽形件弯曲性能试验研究

对钢-FRP异质单帽形件的弯曲性能进行了试验研究,该钢-FRP异质单帽形件由低碳钢和碳纤维(CF)或芳纶纤维(AF)单向布通过环氧树脂粘贴而成。通过三点弯曲试验,获得了包含不同FRP材料种类、粘贴位置、纤维方向的钢-FRP异质单帽形件的弯曲载荷-位移关系,并与钢质单帽形件进行比较。结果显示,钢-FRP异质单帽形件较钢质单帽形件具有更好的弯曲刚度、承载能力及更优的抗屈曲失稳能力。在单帽形件上顶面内侧沿构件长度方向粘贴FRP纤维及在侧壁内侧沿高度方向粘贴FRP纤维可以获得更好的弯曲性能,同时采用以上两种FRP粘贴方式的钢-FRP异质单帽形件的弯曲刚度、最大弯曲载荷和产生最大弯曲载荷时的位移分别较钢质单帽形件提升了50. 0%、64. 1%和24. 3%。     

Si元素对Zn-8Al合金制备碳纤维层合板性能影响的研究

通过向Zn-8Al添加Si元素,采用热压复合工艺制备碳纤维层合板。采用SEM和EDS分析层合板微观组织结构、碳纤维分布及断口形貌。结果表明,层合板抗拉强度相比5052板提高36.2%,相较于Zn-8Al作连接剂的层合板,提高了20.5%。Si元素对层合板拉伸性能改善明显。     

复合材料层合板的微观损伤机理

通过对玻璃/环氧和碳纤维/环氧复合材料层合板进行施加循环拉伸载荷实验，利用扫描电子显微镜观察分析，得知不同循环加载次数下复合材料层合板的微观损伤机理可分为3类：基体损伤、界面损伤和纤维损伤。     

激光柔性加工系统中光纤传能特性研究

介绍了光纤传能在激光柔性加工系统中的应用价值.针对Nd:YAG脉冲激光,试验研究了多模石英光纤传能特性,包括光纤输出光束空间特性和光纤传输高功率激光容量;分析了激光注入条件和光纤弯曲对光纤传能的影响.     

工艺因素对C_((f))/HA-PMMA生物复合材料弯曲性能的影响

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维(C_((f)))增强纳米羟基磷灰石(HA)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料.分别研究了丙烯腈基短切碳纤维含量、引发剂(过氧化苯甲酰,BPO)用量和HA的质量分数对复合材料弯曲强度和弯曲模量的影响.采用万能材料试验机和扫描电子显微镜对复合材料的弯曲性能及断面的微观形貌进行了测试和表征.结果表明,在一定质量分数范围内,分别增加碳纤维含量、BPO用量或HA的含量,复合材料的弯曲强度和模量均呈现先增大后减小的趋势.当C_((f))含量为4%、BPO用量为1.6%和HA质量分数为8%时,复合材料的抗弯曲强度和模量达到最大值,分别为130 MPa和4.47 GPa.     

热压烧结法制备C_f/TiC/Cu复合材料的组织及性能

采用热压烧结法制备Cf/TiC/Cu复合材料,研究Cf/TiC/Cu复合材料的界面反应原理及微观形貌,以及碳纤维(Cf)含量对复合材料密度、强度等性能的影响。结果表明:Cu-C-Ti三元体系在低于1100℃时,溶解在铜液中的钛原子与碳纤维接触发生反应,在碳纤维表面形成以TiC为主相的过渡层。该过渡层靠近铜液的一侧可能覆盖着一层钛铜化合物膜,TiC通过该膜层与铜紧密结合在一起,改善铜与碳纤维的界面结合,因此有利于提高Cf/TiC/Cu复合材料的性能。在钛含量不变的情况下,随碳纤维含量(质量分数)的增加,材料性能有所降低,当碳纤维含量为5%时,Cf/TiC/Cu复合材料的综合性能最好,其电阻率低达0.054μΩ·m,平行于压力方向的抗弯强度为237.90MPa,垂直于压力方向的抗弯强度为237.44MPa。     

Cf/SiC制动材料压缩性能的研究

实验以短碳纤维代替连续碳纤维编织为增强体,以树脂为粘结剂,运用模压成型-无压烧结法制备Cf/SiC陶瓷基制动材料.从碳纤维分布、碳纤维长度和碳纤维体积分数3个方面研究对复合材料压缩强度性能的影响.研究结果表明:当碳纤维以纤维单丝状态分布时,纤维与基体结合界面多,纤维能充分发挥增强增韧作用,使材料的压缩强度得到提高;随着碳纤维长度的增加,材料的压缩强度先增大后减小;碳纤维含量分别为5％、10％、15％时,复合材料的压缩强度先增大后减小,当碳纤维含量为10％时,垂直纤维层方向压缩强度为39.04 MPa,平行纤维层方向压缩强度为35.24 MPa.     

热处理对钨丝增强灰铸铁基复合材料力学性能和组织的影响

研究了铸态和热处理态两种情况下的钨丝增强灰铸铁基复合材料,热处理的温度分别为1000℃和1100℃。利用扫描电镜、显微硬度计及三点弯曲等手段对复合材料的组织和性能进行了分析和检测。三点弯曲的试验结果表明,与没有增强的铸铁相比,钨丝增强的铸铁基复合材料具有较高抗弯强度和弯曲模量,且抗弯强度随着热处理温度的升高而增加。在热处理过程中,由于增强体和基体之间的扩散反应,基体中石墨片数量明显降低;一些较高硬度的碳化物颗粒出现在未反应的钨丝周围。不但基体和增强体的硬度发生了变化,而且增强体的区域扩大了。     

基于小波包特征熵的碳纤维复合材料损伤声发射信号特征提取方法

针对碳纤维复合材料层合板弯曲失效过程开展了声发射监测试验,并对试验采集的声发射信号进行了K-均值聚类分析,提取了不同损伤类型的声发射信号,对每种损伤类型的信号利用小波包特征熵的分析方法,选取能反映不同损伤类型的特征参数,实现对碳纤维复合材料不同损伤信号的有效识别,为碳纤维复合材料的损伤监测提供了理论依据。     

镁铝层合板拉深成形性能的试验研究

采用正交试验设计,对镁铝层合板进行了不同成形条件下的拉深试验,研究了成形温度、凸模温度、拉深速度和凹模圆角半径对板料成形性能的影响。结果表明:在成形温度是最重要的影响因素的基础上,不同成形温度下其他条件的影响程度有所不同,凸模温度和凹模圆角半径较拉深速度更为重要;在镁合金最佳成形温度范围内,层合板极限拉深比在200℃达到最大,且高于镁合金单板极限拉深比,铝合金的包覆对于改善镁合金的成形性能有很重要的影响。     

碳纤维板与镁合金板的复合层板层间的断裂韧度

碳纤维增强镁合金层合板是使用镁合金和碳纤维代替常用的玻璃纤维增强铝合金层合板中的铝合金和玻璃纤维,采用单悬臂梁测量载荷速率对碳纤维增强镁合金层合板层间断裂韧度的影响。结果表明,层间裂纹在低载荷速率时呈现稳定扩展方式,但是随着速率增加,裂纹扩展的不稳定性增大。在低速率(1~1 000mm/min)载荷下,载荷速率对层间断裂韧度有轻微的影响。复合层合板在高速率载荷下的层间断裂韧度大于低速率下的层间断裂韧度。     

表面复合改性碳纤维增强HA复合材料

采用溶胶-凝胶技术在低温氧化处理后碳纤维表面涂覆HA涂层,获得复合改性碳纤维增强HA复合材料。研究并测试了碳纤维的改性工艺、改性后碳纤维表面的微观形貌以及不同碳纤维含量下复合材料的抗弯强度和断裂韧性。结果表明,在400℃氧化30 min的碳纤维表面具有较高的活性和较大的比表面积,在HA溶胶中提拉5次后碳纤维表面形成一层与基体结合性能较好的膜层。复合改性碳纤维可显著提高HA材料的力学性能,当碳纤维含量为3%时,复合改性碳纤维/HA复合材料的抗弯强度达到最大值79.8 MPa,比基体提高了3.2倍。当碳纤维含量为4%时,复合改性碳纤维/HA复合材料的断裂韧度达到最大值1.85 MPa·m1/2,比基体提高了2.3倍。     

Zn-8Al合金制备碳纤维层合板界面及性能研究

以Zn-8Al合金为中间连接剂代替传统层合板中的树脂材料,通过热压复合工艺制备出新型碳纤维复合板。采用扫描电镜和能谱仪分析了该复合板的微观组织结构、碳纤维分布及中间层成分。研究发现制备的复合板组织致密,纤维分布均匀且与中间层结合良好,Zn-8Al合金能很好浸渗到碳纤维内部。复合板抗拉强度和弹性模量跟基体相比分别提高了32.4%和35%。     

制孔分层损伤对CF/PEEK复合材料拉伸性能和表面应变分布的影响

目的 研究钻削制孔表面分层损伤与拉伸载荷下开孔碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）复合材料表面应变分布的相关性。方法 通过对CF/PEEK复合材料层合板进行钻削制孔实验,分析不同进给速度对钻削温度、钻削轴向力、制孔出口表面分层和孔壁表面损伤的影响。采用数字图像相关技术（DIC）和力学实验相结合的方法,研究分层损伤程度对开孔CF/PEEK复合材料层合板拉伸性能和表面应变分布的影响。使用扫描电镜观测开孔试件的断裂形貌,分析开孔试件受拉伸载荷时的破坏模式。结果 随着进给速度的增加,钻削温度降低,钻削轴向力提高,出口表面分层和孔壁损伤程度加剧。随着分层损伤程度的增加,层合板的拉伸强度呈现出降低的趋势,试件的拉伸强度从558.4 MPa降低到525.63 MPa,降低了5.87%。在中应力和高应力状态下,试件x方向的最大负应变随着分层损伤程度的增加而增加。在高应力状态下,试件y方向的最大正应变随着分层损伤程度的增加而增加。试件的断裂方式主要是基体开裂、分层和纤维撕裂,断口有纤维脱落和纤维拔出,垂直于载荷方向的纤维破坏模式为剥离破坏,与载荷方向一致的纤维破坏模式为拉伸破坏。结论 钻削制孔表面分层损...