树脂基复合材料湿法缠绕成型研究进展

缠绕成型可获得性能优异的复合材料及其制品.相对于干法缠绕成型而言,湿法缠绕成型可有效降低复合材料的制造成本.本文简要介绍了湿法缠绕用增强材料的状况,综述了湿法缠绕用树脂基体和湿法缠绕工艺的研究进展     

碳纤维／环氧树脂在橡胶内衬表面的全缠绕工艺设计

根据橡胶内衬碳纤维全缠绕压力气瓶的技术指标,依据网格理论对缠绕层和缠绕张力进行详细的理论设计计算,确定缠绕参数和工艺.选用的环氧树脂体系力学性能优异,其黏度满足缠绕成型工艺要求,同时复合材料NOL环的断面形貌表明该树脂体系与T800碳纤维界面结合良好.对缠绕成型的压力气瓶进行试验,检测表明.水压爆破试验和疲劳试验结果均满足复合材料气瓶的设计要求.     

薄壁铝内衬缠绕高压复合材料气瓶的疲劳及爆破性能研究

为研制高结构效率的复合材料气瓶,采用T700碳纤维/环氧树脂体系在薄壁铝金属内衬上缠绕成型复合气瓶,对其进行了水压自紧试验,100次0～36MPa水压疲劳试验以及水压爆破试验,并且采用声发射、应变测试等方法对试验过程进行检测。结果表明,经过水压自紧试验后复合材料气瓶具有较好的疲劳性能,100次疲劳对气瓶的损伤较少,并且经过疲劳后的气瓶爆破压强仍然达到88MPa,具有较高的结构效率。     

缠绕张力对薄壁金属内衬复合材料气瓶性能影响

通过薄壁金属内衬的外压强度试验、不同缠绕张力NOL环以及复合材料气瓶的力学性能试验,采用声发射的检测方法研究缠绕张力对薄壁金属内衬复合材料气瓶的疲劳以及爆破性能的影响。结果表明,薄壁金属内衬的外压强度较小,缠绕张力对复合气瓶的疲劳以及爆破性能影响较大,采用声发射信号以及气瓶的性能试验研究可以指导制定最优化的缠绕张力制度。     

筒体结构复合材料缠绕成型线型设计

复合材料具有多种多样的成型工艺，但湿法缠绕成型工艺具有效率高、可设计性强等优点，其应用越来越广泛。本文研究了3种缠绕线型并对其设计，同时以筒状结构为原型进行有限元仿真，对比了不同缠绕线型铺层的复合材料筒体的力学性能，结果表明混合缠绕线型铺层的筒体能更好地发挥材料的性能。本文的研究可以为复合材料筒体结构件及相关工作的研究者提供一些思路和参考价值，也为后续的科研生产打下基础。     

复合材料缠绕制品发展情况报告

报告简单介绍了缠绕制品的定义、分类及发展历程,着重分析了缠绕制品的发展现状及进展情况,并结合国家相关产业政策及企业发展实际情况,对复合材料缠绕制品发展趋势进行了预测,对发展过程中存在的问题提出来了相应的意见与建议. 一、缠绕制品概述 1、缠绕制品定义 缠绕制品是指通过丝嘴与模具间的相运动将连续纤维或布带按一定规律缠绕到模具上制造的复合材料产品. 2、缠绕技术分类 (1)干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕 根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同,分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种,三种缠绕方法中,以湿法缠绕应用最为普遍,干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域.     

金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析

本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究。采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强。     

复合材料气瓶高低温条件下的疲劳及爆破性能研究

本文缠绕成型130 L复合材料气瓶,进行了充放气疲劳及水压爆破试验,并且采用声发射的检测方法对充放气疲劳试验过程进行了监控。试验结果表明:充放气疲劳过程中复合材料气瓶除了承受内压载荷作用,同时还承受由于充放气导致的温度变化产生的热应力,内压以及热应力对气瓶的损伤较大,会导致气瓶疲劳后的爆破压强下降。     

碳纤维复合材料壳体湿法缠绕用高性能树脂基体的研究

树脂基体的低黏度和长适用期是大型固体火箭发动机复合材料壳体长周期湿法缠绕成型的基本保证。通过与高活性固化剂物理相容的活性溶剂的添加,研制出一种具有低黏度、长适用期、优异力学性能及耐热性能的环氧树脂基体。采用差式扫描量热法（DSC）、动态热机械仪（DMA）、万能材料试验机、水压爆破系统等对该树脂体系的固化行为、黏度、浇铸体力学及耐热性能和碳纤维增强复合材料力学性能、容器爆破性能进行了系统的研究。结果表明,该树脂基体黏度低,黏度变化平缓,适用期超过10h,满足大型发动机壳体湿法缠绕成型工艺要求;且该树脂基体以及碳纤维复合材料具有优异的力学性能,缠绕成型的Ф150mm容器的容器特性系数>50km,纤维强度发挥率>90%。     

连续纤维增强热塑性复合材料的浸渍及其缠绕成型

连续纤维增强热塑性复合材料的高韧性赋予其缠绕成型制品良好的耐疲劳性能,可延长制品的使用寿命。本文介绍了连续纤维增强热塑性复合材料缠绕成型工艺的浸渍、加热缠绕以及冷却定型等过程的国内外研究进展。     

碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶的研制与应用进展

氢能是21世纪最有潜力的新型能源,具有高能、环保、可再生等优点,但氢气的储运技术滞后严重限制了其大规模应用。碳纤维缠绕复合材料氢气瓶因具有质量轻、韧性强、耐疲劳性好等优点,在储氢领域具有广阔的应用前景。本文综述国内外高压气态储氢技术研究现状,并结合国产碳纤维复合材料应用现实,论述了碳纤维缠绕储氢气瓶制备的技术要点、标准规范以及成型设备等方面的最新进展,展望了碳纤维缠绕储氢气瓶的产业前景。     

大型碳纤维复合材料气瓶在压缩天然气储运领域中的研制与应用进展

采用碳纤维缠绕成型技术制造的大型压缩天然气(CNG)气瓶,具有质量轻、强度高、疲劳强度好,耐腐蚀等特点,可以满足海洋油田天然气开发及天然气的陆上储运等领域的应用需求。本文综述了国际上大型碳纤维复合材料CNG气瓶的研制及应用现状,结合国内天然气开发及储运和国产碳纤维复合材料应用的现实,提出了研制大型CNG复合材料气瓶应突破的关键技术、标准规范以及成型装备等。     

改性氰酸酯纤维缠绕工艺研究

本文采用环氧树脂改性氰酸酯树脂,研究出适用于纤维湿法缠绕的低粘度并具有较高耐热性能的改性树脂体系。通过试验研究确定了树脂体系的纤维湿法缠绕工艺,对改性树脂与碳纤维复合材料的力学性能进行了研究,并进行了标准容器爆破试验。研究结果表明：改性氰酸酯树脂体系的粘度小（420mPa·S,25℃）,并具有较长使用期（30小时以上）,完全适用于湿法缠绕工艺。使用改性氰酸酯体系缠绕的标准容器,其纤维方向复合材料性能相当于环氧树脂体系缠绕的容器,并且具有较高的玻璃化转变温度（Tg=232℃）,与现有的环氧树脂体系相比,玻璃化转变温度提高了30％～40％。     

复合材料储能飞轮分层结构研究

采用有限元数值分析，分析了复合材料飞轮内部应力及应变，并结合复合材料缠绕成型工艺，提出一种新的复合材料飞轮分层结构。利用张力缠绕成型的分层结构的复合材料飞轮，最高转速可从28662r／min提高到63057r／min。     

用混编布带缠绕薄壁圆筒的研究

用F-12／碳纤维混编布带干法缠绕成型了Ф150mm薄壁圆筒，测试了薄壁圆筒的轴压力学性能，着重分析了布带预热温度、缠绕张力以及压辊压力等缠绕工艺参数对薄壁圆筒层间结构的影响。试验结果表明：当工艺参数选择适当时，用混编布带缠绕成型的Ф150mm薄壁圆筒的轴压承载能力很高。     

树脂基复合材料成型工艺的发展

随着复合材料工业的迅速发展,传统的复合材料成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现。本文通过梳理接触低压成型工艺、拉挤成型工艺、模压成型工艺、缠绕成型工艺、铺放成型工艺、RTM成型工艺这几种先进树脂基复合材料成型工艺的发展历程,分析发展过程中的关键技术,来研究先进复合材料成型工艺的演变,从而探讨未来树脂基复合材料成型工艺的发展方向。     

固定式燃料电池储氢气瓶的研制

以固定式燃料电池储氢气瓶的广泛应用为背景,对12L碳纤维全缠绕储氢气瓶的开发进行了研究。本文对CYD-128树脂浇铸体的拉伸性能进行了测试,同时开展了T700-12K/CYD-128复合材料NOL环的层间剪切试验。在此基础上,利用商业CADWIND软件,根据气瓶的技术指标对其进行了碳纤维的缠绕铺层设计,并利用ANSYS有限元应力分析,以对复合材料气瓶的缠绕工艺方案进行验证。根据设计的线型完成35 MPa高压储氢气瓶的缠绕,各项指标均满足使用要求。     

大口径玻璃钢方管成型工艺研究

通过对几种方管成型工艺的比较,认为采用湿法缠绕工艺成型大口径玻璃钢方管是比较经济实用的方案;对方管的纤维缠绕理论进行了研究,首次提出了“缠绕轨迹控制点”的概念,为运用通用缠绕机进行方管缠绕提供了理论支持;对方管工艺成型过程中出现的质量问题提出了解决方案。     

湿法缠绕成型玻璃钢锚环的研发与试验

设计了一种玻璃钢材料锚环的矿用锚索支护结构并设计了玻璃钢锚环的制作流程,应用湿法缠绕成型工艺进行了锚环的制作。对所制锚环进行了压载试验和张拉试验。研究表明无碱玻璃纤维缠绕成型的196#不饱和聚酯树脂基玻璃钢锚环具有质量轻、易成型、耐酸碱腐蚀性能好等优点。玻璃钢锚环的承压性能在500k N以上,张拉强度极限为464k N。     

基于ACP的碳纤维复合材料气瓶渐进损伤与爆破压力预测

碳纤维复合材料气瓶失效与爆破压力预测技术呈现出越来越多样化的趋势。基于ANSYS ACP建立了T800碳纤维复合材料气瓶理论模型,采用Camanho P P提出的刚度退化方案,对2.4L复合材料气瓶进行了渐进失效和爆破压力的预测,详细阐述了模型的构建和结构损伤,重点分析了含基体开裂、纤维断裂和内胆破裂缺陷下不同缠绕层的气瓶应力分布和损伤过程。最后通过水压爆破试验得到实验结果,该结果与理论值吻合较好。