共固化阻尼复合材料研究进展

文中综述了共固化阻尼复合材料结构近年来的研究成果,包括共固化阻尼复合材料结构的共固化工艺类型、黏弹性阻尼材料的选择范围,并对阻尼薄膜的制作工艺、阻尼薄膜的结构以及处理方式行了概括。此外,对环氧树脂基与双马树脂基共固化阻尼复合材料的实验方法、数值模拟及理论分析做了总结,最后对共固化阻尼复合材料结构存在的不足及未来的发展趋势进行了展望。提出未来应用中需要继续研究解决的问题,以上工作对于深入探索大阻尼高刚度复合材料构件具有一定的参考意义。     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构隔声性能实验研究

本文使用丁基橡胶作为粘弹性阻尼材料的主要原料,并使用模压法将该阻尼材料制成薄膜,再与环氧树脂玻璃布预浸料按固化曲线制得嵌入式共固化复合材料阻尼结构试件。然后使用驻波管法研究其隔声性能。试验结果表明：嵌入较薄阻尼层会在几乎不改变构件刚度的情况下增大试件的阻尼,提高试件低频隔声性能。而嵌入阻尼层较厚时,隔声量对构件阻尼层厚度的变化已不再敏感,主要由于刚度的提高,使得试件的隔声性能有所提高。所以,试图通过提高嵌入式共固化复合材料阻尼层的厚度来增大隔声量是不合适的。     

黏弹阻尼层共固化复合材料不同温度下的阻尼性能

采用共固化工艺制备了以丁腈橡胶为黏弹性阻尼层的复合材料 , 应用动态机械分析仪(DMA)测定了该材料损耗因子的温度谱 , 并对不同温度环境下该材料的阻尼性能和阻尼机制进行了分析。结果表明 : 当温度处于阻尼层玻璃态和高弹态区时 , 共固化复合材料损耗因子较小且随温度变化不大 ; 当温度处于阻尼层黏流态区时 ,共固化复合材料的损耗因子迅速增加到最大值后变小 , 最大损耗因子为 19. 2 % , 约为未插入黏弹阻尼层复合材料的 13倍; 共固化过程中阻尼层损耗因子的减小 , 使共固化复合材料的阻尼性能降低 , 并在阻尼层的黏流态区其损耗因子明显小于预报结果 ; 界面阻尼的影响提高了共固化复合材料的阻尼性能 , 并在阻尼层的玻璃态区其损耗因子大于预报结果。      

温湿效应下嵌入式共固化复合材料阻尼性能

将温湿环境实验与阻尼性能测试技术相结合,搭建了温湿环境中嵌入式共固化复合材料阻尼性能的实验测试平台,提出使用最小二乘技术求解相对阻尼系数的新方法,分别探讨了温度和湿热耦合参数对嵌入式共固化碳纤维/双马来酰亚胺复合材料阻尼系数的影响曲线。结果表明:嵌入式共固化复合材料的相对阻尼系数随温度的升高先增加再减小后增大;湿热耦合作用下相对阻尼系数随湿度和温度的提高而增大。为该新型复合材料阻尼结构的设计和全天候应用奠定了基础。      

碳纤复合约束阻尼结构共固化成型及其性能研究

使用共固化成型工艺制备了含碳纤复合材料约束层的轻质约束阻尼结构,采用180°剥离强度测试、振动性能测试对结构界面结合强度、减振性能进行测试,并通过扫描电镜观测试样内部界面微观形貌。结果表明,所制备碳纤复合约束阻尼结构中约束层与阻尼层界面结合紧密,剥离强度接近5 k N/m,减振量超过19d B,结构减重50%以上,具备较高的应用价值。     

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构动力学性能实验研究

提出一种新的刷涂工艺制作嵌入式高温共固化阻尼薄膜,直接将粘弹性材料溶于易挥发的有机溶剂中,刷涂在复合材料预浸料表面,然后按照T300/QY8911复合材料预浸料固化工艺曲线将其制成嵌入式高温共固化复合材料试件,并对刷涂工艺和压片工艺制作的嵌入式高温共固化复合材料试件进行模态分析实验,获得了这两种方法制备粘弹性阻尼薄膜厚度与低阶模态参数的变化关系,结果证明了刷涂工艺所制得试件具有较高阻尼性能,为轻质大阻尼复合材料构件的设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了坚实的基础。     

高温老化后嵌入式共固化阻尼复合材料结构的阻尼性能

在综合研究双马来酰亚胺树脂基碳纤维预浸料(T700/QY260)和AFLAS氟橡胶的力学性能、阻尼性能和耐高温性能基础上,通过试验的方法提出一种能够耐260℃超高温度的黏弹性阻尼材料。利用四氢呋喃溶液将该黏弹性阻尼材料制成阻尼胶浆溶液,结合双面刷涂和热压罐工艺制备出嵌入式共固化阻尼复合材料试件,利用自由振动衰减实验方法对该试件分别做常温、230℃*96 H、260℃*96 H老化实验处理后相对阻尼系数的测定,得到不同温度老化处理后的嵌入式共固化阻尼复合材料的相对阻尼系数与阻尼材料厚度的关系,证明了所制备的嵌入式共固化阻尼复合材料具有优异耐超高温性能和稳定的阻尼性能。     

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能

使用正交实验法,研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构制作工艺要求的黏弹性材料组分,提出使用刷涂工艺代替压片工艺制备黏弹性材料薄膜,并对两种工艺制备的碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)复合材料试件进行层间剪切测试,获得了薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化关系,实验数据表明:刷涂工艺能提高嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能10％以上,而且阻尼层越薄,提高幅度越大;失效表面证明:刷涂工艺所制得试件能在阻尼薄膜与复合材料界面间形成互穿网络结构.     

无纺布插层共固化双马树脂基复合材料的力学和阻尼性能

利用尼龙无纺布(PNF)和芳纶无纺布(ANF)为插层材料,采用共固化工艺制备了结构阻尼复合材料。利用动态力学分析仪测试并分析了复合材料的损耗因子和储能模量等动态力学指标;通过弯曲实验和短梁剪切实验评价其静态力学性能。此外,通过单悬臂梁强迫共振实验和自由振动衰减实验研究了复合材料层合板的共振频率和损耗因子。结果表明,添加2种无纺布能够与基体树脂在层间形成非反应双连续的相结构,插入ANF的[0°]16铺层复合材料归一化的弯曲强度和模量比空白样品提高了约10%,[±45°]4s铺层复合材料的弯曲强度提高约50%,且均高于插入PNF的复合材料。此外,由于层间富树脂区的形成和界面数目的增加提高了共固化复合材料的阻尼性能,插入15层PNF的[0°]16铺层复合材料的损耗因子达到0.0026,比空白样品提高了约116.7%,[±45°]4s铺层复合材料的损耗因子达到0.0064,比空白样品提高了约14.3%。     

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能

使用正交实验法, 研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构制作工艺要求的黏弹性材料组分, 提出使用刷涂工艺代替压片工艺制备黏弹性材料薄膜, 并对两种工艺制备的碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)复合材料试件进行层间剪切测试, 获得了薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化关系, 实验数据表明: 刷涂工艺能提高嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能10%以上, 而且阻尼层越薄, 提高幅度越大; 失效表面证明: 刷涂工艺所制得试件能在阻尼薄膜与复合材料界面间形成互穿网络结构。     

材料阻尼及阻尼合金的研究现状

介绍了材料的阻尼特性及其表征参数,综述了近年来在阻尼性能测试方法,阻尼合金及其阻尼机制等方面的研究现状,并指出了传统阻尼合金应用方面的存在的问题。     

复合阻尼结构及其阻尼性能

新近出现的几种复合阻尼结构表明,有限各类的阻尼材料,经过简单的物理组合,能满足各种各样的阻尼要求,这类复合阻尼结构正引起科技界的广泛关注。然而,作为一项新技术,它尚缺少相应的理论作指导,因此,对该技术进行研究是必要的和及时的。本文介绍了几种典型的复合阻尼结构,并用振动控制理论对其中的一些结构进行了分析。     

Modal damping evaluation of hybrid FRP cable with smart dampers for long-span cable-stayed bridges

The paper presents a theoretical evaluation on modal damping of hybrid fiber reinforced polymer (FRP) cable with smart damper design in long-span cable-stayed bridge. The principles and design consideration of smart dampers were first clarified. Based on the energy principle, the theoretical equations of modal damping were derived for in-plane and out-of-plane vibrations, respectively. The parameters that influence the damping effect were further analyzed. Finally, an example of hybrid basalt and carbon FRP cable with smart dampers was selected to evaluate damping ratio in terms of the equations derived in the paper. The results show that (1) the smart dampers with discontinuous distribution benefit not only static and dynamic behavior of a cable but also optimization of damping; (2) the gap width, bonding, length and modulus of each smart damper can be optimized to obtain maximum of potential damping; (3) an example of smart damper designed hybrid FRP cable demonstrates its effectiveness for mitigating large magnitude of in-plane vibration, while more dominant damping effect is observed for suppressing out-of-plane vibration.     

纤维增强复合材料的阻尼改性研究

使用玻璃纤维增强环氧树脂制成的复合材料与粘弹性阻尼层进行共固化处理,制成三明治夹心结构.通过改变阻尼层材质、双层阻尼层间隔距离的方法,考察内夹阻尼层的复合材料动、静态力学性能的变化规律.实验结果表明,阻尼层材质以及双层阻尼层的间距都与复合材料的写明如何相.     

玻璃钢船用通风管道的研制

叙述了船用阻燃抗静电玻璃钢通风管道的选材，基体树脂配方的优化及其对机械强度和阻燃性能的影响。同时还介绍了该种通风管制品在舰艇上的实用效果。     

阻尼结构与高聚物阻尼材料

阻尼减振是以机械动力学和材料科学为基础的一门综合性技术，是解决振动和噪声的有效手段。近年来，我国阻尼减振技术的应用除在航空航天等尖端技术方面保持原有的优势外，在民用领域的应用仍不够广泛。为了进一步推动国内阻尼减振技术应用的发展，本文系统地对阻尼减振技术的基本概念、阻尼产生的机理及其数学描述、阻尼材料、阻尼结构设计及国外在这一领域的发展趋势进行了综合介绍与评述。     

FRP加固混凝土梁受弯剥离破坏的有限元分析

FRP加固钢筋混凝土梁受弯剥离破坏是一种非常常见的破坏形式.首先基于微观尺度有限元分析,对受弯剥离破坏的机理进行了研究,提出了一个受弯剥离的双重剥离破坏准则,以及相应的界面粘结滑移关系,使得受弯剥离可以由基于普通弥散裂缝模型的混凝土单元来加以模拟,并开发出了相应的FRP-混凝土界面单元模型.将该界面单元嵌入通用有限元程序MSC.MARC,对45根受弯剥离破坏的试验梁进行了有限元分析.分析结果表明,提出的计算模型与试验结果吻合良好,可以真实模拟受弯剥离破坏过程.     

国内外约束阻尼带的粘接性能和阻尼性能研究

测试比较了国内新研和国外两种约束阻尼带的性能,结果表明:国内新研约束阻尼带剥离强度较高,但剥离后在基体上有残留胶;国外约束阻尼带损耗因子较高,阻尼功能温域较宽;随着粘贴层数的增多,国内外约束阻尼带损耗因子均增大,且最大损耗因子对应温度均向低温移动。     

Ductility of FRP plated flexural members

The design of reinforced concrete (RC) flexural members such as beams, slabs and columns is intrinsically based on the inherent ductility of the member. In reinforced concrete beams and slabs, ductility is generally achieved by using ‘under-reinforced’ sections and generally governed by the neutral axis depth parameter k_u which requires ultimate failure by concrete crushing at a specified strain ε_c. As the plates of fibre reinforced polymer (FRP) plated RC beams can fracture or debond before the concrete crushes at ε_c, the k_u approach is not directly applicable. Hence, new fundamental approaches and a deeper understanding of ductility are required which are the subjects of this paper.     

U型FRP加固钢筋混凝土梁受剪剥离性能的有限元分析

采用FRP布对梁进行抗剪加固,可以有效的解决梁因配箍率不足而导致的受剪承载力偏低的问题。根据文献[1]中7根试验梁的参数,针对工程中常用的U型FRP受剪加固形式,建立三维有限元分析模型,采用商业有限元计算软件ANSYS,数值模拟了加载全过程和受剪剥离受力性能,根据试验结果确定了FRP-混凝土界面粘结剥离强度,并建议了合适的裂面剪力传递系数。根据有限元分析结果,作者又进一步研究了U型FRP布的应变分布、分担剪力的贡献、剥离破坏的过程,以及加固量、FRP类型和粘贴面积率对加固梁受剪承载力的影响。在有限元分析的基础上结合试验结果,建议了U型粘贴加固的受剪剥离承载力计算方法。