碳纤维增强复合材料与钛合金激光连接仿真

为了研究不同工艺参数对TC4钛合金与连续编织碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料（CFPEEK）的激光焊接接头的影响规律,并对焊接工艺窗口进行预测,使用ABAQUS软件建立基于热传导的有限元仿真模型,计算TC4钛合金/CFPEEK激光焊接接头的温度场分布。针对CFPEEK中连续编织碳纤维的实际铺层情况,在建模时对复合材料进行分层处理,将碳纤维层视为正交性质的材料。在此基础上探究了激光功率、焊接速度、光斑尺寸对焊缝熔化深度及宽度的影响规律,计算结果与实际试验结果吻合度较高,激光功率、焊接速度、光斑尺寸等工艺参数均对接头结合处的温度有较大影响。经过多组参数的计算,得到了TC4钛合金/连续编织CFPEEK激光连接的预测工艺窗口。结果表明,所建立的有限元模型能够有效模拟连续编织CFPEEK与TC4钛合金激光连接的温度场分布,对实际试验有一定指导意义,可降低试验成本。     

碳纤维增强复合材料表面漆层激光清洗工艺研究

研究激光工艺参数对T300碳纤维表面漆层清洗质量的影响规律,采用CO₂激光器对样品进行激光清洗试验。使用形状测量激光显微镜对激光清洗后的样品进行表面粗糙度以及去除厚度的测量,研究激光平均功率、搭接率及扫描次数对清洗质量的影响规律。通过力学性能分析、漆层结合力检测、老化试验、温度检测及金相试验,结果表明：激光平均功率与光斑搭接率过大会对碳纤维表面造成一定损伤。在激光平均功率P=40 W、光斑搭接率δ=65%、扫描次数t=1时,能达到较好的激光清洗质量且不会影响材料本身的力学性能,清洗后的表面状态可达到后续重新涂漆的质量要求。该研究可为激光清洗碳纤维增强复合材料飞机制造领域工程应用提供技术参考。     

超短脉冲激光加工碳纤维复合材料研究进展

超短脉冲激光加工作为一种非接触式的特种加工方法,利用高功率密度的聚焦激光束烧蚀碳纤维增强复合材料(CFRP)表面,实现高精密加工,有望解决传统机械加工工艺造成的刀具损坏、残余应力和表面质量差等问题。因此,本文综述了近些年超短脉冲激光加工CFRP的研究进展。首先梳理了超短脉冲激光加工CFRP的加工机理,其中包括了材料去除机理、相互作用过程机理和对激光的吸收与反射机理。其次,着重阐述了热影响区和锥度这两类缺陷,分析了缺陷的形成原因,并提出了相应抑制方法。本文对超短脉冲激光加工CFRP的理论研究具备一定借鉴意义。     

碳纤维增强复合材料的碳纤维磨屑的SEM观测

碳纤维增强复合材料的碳纤维磨屑的ＳＥＭ观测张人佶，王彩芬Ａ．Ｍ．Ｈａｅｇｅｒ，Ｋ．Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ（清华大学机械工程系，北京１０００８４）（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＫａｉｓｅｒｓｌａｕｔｅ...     

266nm紫外固体激光切割碳纤维复合材料的实验研究

为了研究266nm紫外固体激光切割碳纤维增强复合材料(CFRP)的工艺规律,采用单因素实验法、正交实验法和多元线性回归分析法,进行了266nm紫外固体激光切割CFRP的实验研究,得出了激光脉冲能量、扫描速率对切缝宽度和热影响区宽度的影响规律.结果表明,切缝宽度和热影响区宽度随激光脉冲能量的增大而增大,随扫描速率的增大而...     

激光复合加工碳纤维复合材料热损伤控制的研究现状

碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体两种材料复合而成,因为两者的热性能参数差距较大,直接在空气中进行激光加工碳纤维复合材料会出现如较大的热影响区、纤维膨胀、纤维拔出和切面材料分层等损伤问题,所以在激光加工碳纤维复合材料中,对其热损伤的控制成为关键问题.本文对激光复合加工碳纤维复合材料的国内外研究现状进行综述,重点聚焦在气体...     

碳纤维复合材料皮秒激光切割工艺研究

为了研究100W皮秒激光对碳纤维复合材料（CFRP）切割工艺,采用单因素实验方法,进行了理论分析和实验验证,得到了平均功率、重复频率、扫描速率、扫描次数对热影响区及扫描深度的影响规律,并对1.5mm厚碳纤维复合材料板进行了切割实验。结果表明,选取平均功率为60W、重复频率为0.4MHz、扫描速率为10m/s、轨迹重复扫描20次、切缝上表面宽为350μm等适当参量时,得到的直线切缝和圆形切孔的热影响区极小。这为皮秒激光切割CFRP的进一步研究与工业应用提供了参考。     

碳纤维增强铝基复合材料界面结构分析

碳纤维增强铝基复合材料界面结构分析王纪文＊李戈扬＊＊王岱峰王永瑞＊李鹏兴（上海交通大学材料科学系，＊材料科学系金属基复合材料国家重点实验室，上海２０００３０）（＊＊中国科学院上海硅酸盐研究所，上海２０００５０）碳纤维增强铝基复合材料具有高的比强度、比...     

表面气流环境下激光辐照碳纤维复合材料实验研究

以跨音速风洞为平台, 开展了表面亚音速气流环境下, 连续激光辐照碳纤维复合材料实验研究。研究表明, 无气流时, 喷出的热分解产物会降低激光能量透过率; 有气流时, 气流快速带走热分解产物, 并对基体分解后裸露的碳纤维材料进行冲刷和剥离, 加速了材料的烧蚀。表面亚音速气流的加载有利于激光对碳纤维复合材料的破坏, 且马赫数越大越有利; 在激光总能量不变的情况下, 适当降低激光功率密度, 延长激光作用时间, 有利于激光对碳纤维复合材料的破坏。     

基于激光热弹效应的碳纤维增强树脂复合材料缺陷检测机理研究北大核心CSCD

碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced resin polymer, CFRP)在周期载荷作用下产生的基体裂纹、纤维断裂等微损伤的累积会严重影响CFRP的力学性能,微损伤尺寸较小且位置分散,传统的无损检测方法难以准确识别。激光超声检测技术具有非接触、检测速度快、测量范围广等优点,特别是结合激光的远距离激励和大角度入射的优势,在大尺寸、曲面形式结构材料的损伤检测方面有巨大的潜力。本文基于激光热弹效应,在分析激光作用到CFRP后的温度、应力和位移场分布的基础上,对CFRP内部超声波的产生过程和传播特性进行了系统研究。并通过对CFRP中不同处存在缺陷时的超声波回波信号的分析比较,得到缺陷位置与回波信号特性之间的对应关系,从而实现从回波信号特征反演出CFRP中缺陷位置的关键信息。     

碳纳米管被动锁模光纤激光器的研究进展

单壁碳纳米管(SWCNTs)作为被动锁模材料具有许多优点:恢复时间快(＜1 ps)、饱和光强低、制各处理容易、成本低、工作光谱范围宽、化学稳定性好、与光纤兼容等,在超快激光器方面引起了人们的极大兴趣,并成功应用于固体、波导和光纤被动锁模激光器.本文对被动锁模超短脉冲光纤激光器的研究进展进行了综述,特别是对以单壁碳纳米管...     

碳纤维增强复合材料技术发展现状及趋势

线激光扫描热成像无损检测技术使用线形激光作为热激励源,采取扫描加热方式,在碳纤维复合材料无损检测方面具有独特优势。在分析线激光扫描红外热成像检测原理以及复合材料特点的基础上,提出了扫描方向、扫描速度、激光功率等3个可能影响检测效果的参数。建立线激光扫描检测复合材料的仿真模型,选取缺陷表面中心点和无缺陷处表面温度的最大温差作为检测效果的特征量,分析了上述参数对检测效果的影响,并对激光功率、扫描速度与检测效果之间关系进行了拟合,总结了实验时兼顾检测效率和检测效果的参数选取原则。     

基于全息技术的激光透射塑料焊接研究

介绍了激光透射塑料焊接及全息技术的基本原理,提出了一种基于全息原理的激光同步焊接技术。为了达到塑料微小焊缝的同步焊接,采用干涉方法记录下预知焊缝特征形状,再利用衍射方法使得焊缝图形特征再现,同时激光束光斑形状被调制为与预知焊缝形状相同。利用调制完成后的激光束对塑料进行同步焊接,得到理想焊缝与预知焊缝形状相同的结果。结果表明,此项技术适用于焊缝图形小且复杂的场合。     

CFRP与不锈钢激光焊接的有限元分析

为了研究碳纤维增强热塑性复合材料（CFRP）与不锈钢激光焊接的机理,及不同工艺参量对焊缝质量的影响规律,采用ANSYS建立了基于热传导焊的3维有限元模型,计算得到了温度场和应力场的分布,分析了激光功率、焊接速率和光斑直径等参量对焊缝宽度和焊接深度的影响规律,并进一步计算分析了焊接后的残余应力对焊接质量的影响情况。结果表明,该有限元模型能够快速、有效模拟激光对CFRP-不锈钢焊接温度场和残余应力分布;激光功率、焊接速率和光斑直径等工艺参量对焊缝宽度和焊接深度有着重要的影响;计算出的焊接残余应力与残余应力的理论分布规律也基本吻合,验证了该有限元模型的可靠性。该研究结果对获得高质量CFRP-不锈钢焊接接头是有帮助的。     

高功率光纤激光焊接的研究进展

光纤激光焊接是一种具有较好工业应用前景的新技术,目前已经引起了国内外学者的重视。详细讨论了高功率光纤激光焊接低碳钢及低合金钢、不锈钢、高强钢、铝合金、镁合金、钛合金等材料的研究现状,分析了高功率光纤激光焊接的特点,最后总结了高功率光纤激光焊接研究进展,并提出了研究的方向。     

激光塑料焊接技术的研究

首先论述了激光塑料焊接的原理;其次阐述了国内外激光塑料焊接的工艺发展概况,包括焊接用激光器的各种重要参数、焊接材料、激光焊接的吸收剂,并简要介绍了激光焊接领域内的最新研究成果;最后介绍激光塑料焊接在工业中的应用及其发展趋势.     

基于Matlab的碳纤维复合材料的B基准值算法

B基准值是评价碳纤维复合材料性能的重要参数,对B基准值的高效精确的计算有助于评价复合材料的性能。根据航空工业标准HB7618-2009,开发出基于Matlab的GUI模块的B基准值的算法,该程序可以实现样本母体检验、异常数据检查、统计分布检验、离散系数修正与检验、B基准值的计算等功能,最后以Word格式导出计算结果。与标准提供范例提供的计算结果进行对比,证明程序运行准确可靠,并且其界面操作简单,显著地提高了B基准值计算效率。     

高密度聚乙烯塑料激光焊接工艺参量试验研究

为了研究激光焊接中各工艺参量对高密度聚乙烯塑料焊接件性能的影响,采用激光穿透焊接高密度聚乙烯试样件,进行了力学拉伸试验并应用扫描电镜观测其焊缝断口的形貌.试验结果表明,当光斑直径为2mm、激光功率为75W、焊接速度为2mm/s时,焊接件断口没有飞边和夹渣,焊接接头成型良好,力学性能最佳:随着激光光斑直径的减小、焊接速度的降低或功率的增加,接头强度及伸长率均有提高.进一步从激光体能量角度分析了影响接头强度的因素,证实了激光焊接高密度聚乙烯是一种可行的方法.