环向缠绕混杂碳／玻纤维复合材料气瓶最优混杂比有限元分析

压缩天然气（CNG）复合材料气瓶主要应用于航空航天领域,因为传统的CNG复合材料气瓶安全问题日益突出,因此,把纤维混杂法应用到CNG气瓶已成为一种趋势．以CNG2型气瓶为例,运用ANSYS软件建立了与实际工况相一致的碳／玻混杂纤维缠绕气瓶有限元分析模型,通过数值模拟和仿真分析,在获得碳／玻混杂纤维的当量厚度比的基础上,最终确定了两种纤维的最优混杂比．     

玄武岩玻璃粉体与短切纤维对复合材料力学性能影响的对比分析

分别添加0%、5%、10%、15%、20%、25%的玄武岩粉体和短切纤维,研究添加后木质复合材料关键力学性能的变化.当粉体添加质量分数为15%时,复合板的拉伸强度达到峰值24.3 MPa,比未增强的复合板高了94.3%;而玄武岩短切纤维添加质量分数为10%时,复合板拉伸强度达到峰值18.9 MPa,比未增强复合板提高50.8%.当粉体添加质量分数和玄武岩短切纤维添加质量分数均为10%时,复合板的弯曲强度达到峰值各为41.8 MPa和39.2 MPa,比未增强的复合板各提高了43.3%和34.4%.结果表明,玄武岩粉体不仅仅价格远低于玄武岩短切纤维,其增强效果也远优于该纤维.     

采用聚乳酸复合材料的汽车零件多材料优化设计

以玄武岩纤维为增强材料,增强聚乳酸拉伸力学性能使其满足汽车非金属产品的力学性能要求,同时利用多材料方法设计产品,实现轻量化。首先研究了玄武岩纤维含量与其复合材料的关系,通过多材料设计方法并以零件的实际工况为设计条件对产品进行再设计。利用多岛遗传算法(MIGA)与遗传算法-响应面(GA-RSM)模型结合的优化方法寻求最优材料参数组合。结果表明:玄武岩纤维可提高聚乳酸的力学性能,GA-RSM模型在预测值时有较高的精确性,通过以上设计方法,使零件质量降低了9%。以上结果证明了聚乳酸复合材料可作为石油基材料的替代品应用到汽车产品研发中;多材料设计结合MIGA的方法可实现汽车产品轻量化。     

玄武岩纤维的性能及应用

玄武岩纤维是具有良好力学性能、电学性能、热学性能,可应用于过滤、吸波吸音、水处理及复合材料的增强材料等方面的无机连续纤维,较其他高性能纤维,价格低,在防护、汽车船舶工业、土木建筑等领域替换部分高性能纤维,降低成本.综述了玄武岩纤维在化学性能、热学、力学性能、电磁学性能上最新的研究及应用.     

液态树脂高速旋转模塑成型工艺研究

介绍了一种高速旋转模塑工艺成型纤维增强树脂基复合材料制品新工艺,研究了该工艺方法及成型原理.对膜腔内树脂的流动行为进行了理论分析,并采用有限元软件ANSYS对膜腔内树脂的流动进行了模拟,得到了膜腔内各时刻树脂流动前沿及充模完成时间,为设定合适的工艺参数提供了依据.     

纤维增强复合材料在汽车覆盖件中的应用

采用碳纤维和玻璃纤维两种增强材料与环氧树脂基体材料,对汽车发动机罩进行了铺层结构设计、样件制造和性能对比分析。研究表明:纤维增强发动机罩在满足刚度、模态要求的同时能有效减轻质量,实现发动机罩减重51.2%。在不同工况下,将发动机罩自由模态、横向弯曲刚度、扭转刚度的仿真结果与试验结果和原钢制件发动机罩性能进行了对比,验证了设计的有效性。对复合材料发动机罩铺层优化设计进行了研究,通过优化发动机罩质量相对于初始设计减重9.7%,充分发挥了纤维复合材料在汽车轻量化方面的优势。     

70 MPa车用轻质高压储氢容器自增强理论建模

高压储氢是目前燃料电池汽车的主要储氢方式.采用碳纤维增强树脂复合材料制成的70 MPa轻质高压储氢容器,容积储氢密度和单位质量储氢密度都较高,是世界各国高压储氢的研究重点.自增强是轻质高压储氢容器制造中的关键工艺.为确定容器整体在各种工况下的应力分布和最佳自增强压力,采用复合材料的层合分析方法,将内衬视为弹塑性材料,纤维树脂复合材料视为各向异性和线弹性材料,建立了容器自增强过程的理论模型.通过有限元分析模拟,数值结果表明该模型可用于轻质高压储氢容器的强度分析和设计计算.     

液晶改性芳纶增强环氧树脂的相容性与力学性能

针对环氧树脂复合材料存在的应力开裂以及与基体界面相容性差等问题,采用液晶和离子单体对芳纶纤维进行改性,再与环氧树脂及固化剂按一定比例混合,制得液晶改性芳纶增强环氧树脂复合材料.正交试验结果表明,常温下固化20min,芳纶、环氧树脂与固化剂的质量比为0.07∶35∶11,复合材料的弯曲应力为445.6MPa,应变为0.975%,比水解芳纶增强环氧树脂复合材料、芳纶增强环氧树脂复合材料的弯曲应力分别提高了29%和33%.扫描电镜研究表明,复合材料中分散相在基体中的分散性较好,有良好的界面相容性,断面处的断裂方式由脆性断裂变为韧性断裂.红外光谱研究表明,加入液晶改性芳纶的复合材料出现了磺酸基团和氮氮双键的特征吸收峰.     

Mechanical Properties of Phenolic-Resin Composites Reinforced with CF/BF Interlayer Hybrid Fibers

Phenolic-resin composites reinforced with carbon fiber (CF) and basalt fiber (BF) interlayer hybrid fibers plain fabric were fabricated. The tensile strength, compressive strength and interlaminar shear strength of the prepared composites were studied. The results indicated that hybrid fibers reinforced composites possessed the advantages of both CF and BF. When resin content was 35% by volume fraction, the comprehensive mechanical performance of BF/CF reinforced phenolic resin composites reached the optimal values with the warp and weft direction tensile strength, compressive strength and interlayer shear strength being 252 MPa and 487 MPa, 105 MPa and 129 MPa, 21 MPa and 20 MPa, respectively. The scanning electron microscope (SEM) observations showed that the BF/CF hybrid fibers reinforced composites had better interfacial adhesion.     

Fiber-reinforced Mechanism and Mechanical Performance of Composite Fibers Reinforced Concrete

To understand the enhancing effect and fiber-reinforced mechanism of composite fibers reinforced cement concrete, the influences of composite fibers on micro-cracks and the distribution of composite fibers were evaluated by optical electron micrometer(OEM) and scanning electron microscope(SEM). Three kinds of fiber, such as polyacrylonitrile-based carbon fiber, basalt fiber, and glass fiber, were used in the composite fibers reinforced cement concrete. The composite fibers could form a stable structure in concrete after the liquid-phase coupling treatment, gas-liquid double-effect treatment, and inert atmosphere drying. The mechanical properties of composite fibers reinforced concrete(CFRC) were studied by universal test machine(UTM). Moreover, the effect of composite fibers on concrete was analyzed based on the toughness index and residual strength index. The results demonstrated that the composite fibers could improve the mechanical properties of concrete, while the excessive amount of composite fibers had an adverse effect on the mechanical properties of concrete. The composite fibers could significantly improve the toughness index of CFRC, and the increment rate is more than 30%. The composite fibers could form a mesh structure, which could promote the stability of concrete and guarantee the excellent mechanical properties.     

CNG加气站设备失效与爆炸燃烧风险评价

CNG加气站是高压易燃气体加工销售场所,站内设备及管线存在着失效和爆炸的风险。针对加气站各类设备的不同工艺特点,分别对压缩机使用预测风险分析法,对加气机用失效模式和效应分析进行了风险评价。同时,根据加气站爆炸燃烧事故的风险评估需要,应用故障树分析模型,对可能引发爆炸燃烧顶事件的基本事件的重要度进行了定性分析。分析结果表明：燃气泄漏报警装置、通风装置和超压超温报警装置的工作可靠性,是削减加气站爆炸燃烧事故风险的关键控制点。     

玄武岩纤维加固混凝土梁式结构的研究综述

玄武岩纤维复合材料(BFRP)是一种新型的加固材料,成为了代替碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等传统加固材料的新一代复合加固材料.与碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等相比,玄武岩纤维有耐高温、耐腐蚀、成本低廉、生产方便等优点.本文重点总结玄武岩纤维最近5年在国内的研究方向与成果,并分析玄武岩纤维在钢筋混凝土梁式结构中的应用与前景展望.     

再生涤纶/黄麻/丙纶纤维复合板材的制备与研究

利用针刺法非织造技术将再生涤纶(PET)、黄麻和丙纶短纤维(PP)进行混合、成网、加固制得再生涤纶/黄麻/丙纶纤维复合毡,再将制备的纤维复合毡经过热压成型工艺,制得纤维复合板材。研究制备的纤维复合板材的拉伸和弯曲性能,分析原料混合比例、热压参数(温度、时间、压力)对纤维复合板材的该性能的影响,研究分析得出:当再生涤纶短纤维、黄麻短纤维和丙纶短纤维质量混合比为35:35:30、热压温度为230℃、热压时间为1.0min、热压压力为5MPa时,制备的再生涤纶/黄麻/丙纶短纤维复合板材的拉伸强度和弯曲强度最大。     

丙纶基纤维增强复合材料的成型工艺探讨

以玄武岩纤维、玻璃纤维为增强纤维,丙纶为基体纤维,利用包缠技术制得复合线,织造平纹组织预制件,采用直接热压成型工艺制备丙纶基纤维增强机织复合材料,并对复合材料的成型工艺进行了优化设计。研究结果表明：在合理且统一的热压工艺参数条件下,采用多层预制件复合,且在加工模具中添加与预制件厚度相适应的垫片,可以得到成型效果良好的丙纶基纤维增强机织复合材料,达到成型优化的目的,同时满足了复合材料在厚度上的要求。     

Rheological behavior of basalt fiber reinforced asphalt mastic

The characters of basalt fiber are analyzed and compared with commonly used fibers. The rheological behaviors of the basalt fiber reinforced asphalt mastic are investigated by the dynamic shear rheological tests and the repeated creep tests. The results show that basalt fiber has excellent reinforced performances, such as high asphalt absorption ratio, low water absorption ratio, high tensile strength, high elastic modulus and high temperature stability. The rutting factor of the fiber reinforced asphalt mastic is higher than the plain asphalt mastic and the reinforced effects are more remarkable under high temperature. The rheological performances of the asphalt mastic demonstrate a good linear relationship between different temperature and loading frequency. The creep stiffness modulus of the asphalt mastic at different loading time can be expressed by power function. Improved Burgers model is used to represent the rheological behaviors of the asphalt mastic with basalt fiber and the model parameters are estimated.     

苎麻增强不饱和聚酯复合材料的力学性能

分别以苎麻原麻和碱处理的原麻（碱麻）为增强体,KH550为偶联剂,制备了苎麻增强不饱和聚酯复合材料．探讨了偶联剂用量和纤维含量对复合材料力学性能的影响,并用扫描电子显微镜对复合材料的断面进行了观察．实验结果表明,复合材料的力学性能得到了较大的提高．原彬不饱和聚酯复合材料的拉伸强度达132．6MPa,弯曲强度达364．6MPa;碱彬不饱和聚酯复合材料拉伸强度迭116．5MPa,弯曲强度达297．7MPa．