纤维缠绕复合材料壳体原位成型工艺研究

热固型缠绕复合材料壳体以其优异的性能在航空、军事和工业等领域得到了广泛应用.目前,制约其应用和发展的主要瓶颈是壳体的成本和性能,而壳体成型工艺直接决定了其最终性能和成本.由于缠绕壳体为中空结构,因此可以采用加热壳体内部金属芯模或内衬的方法实现缠绕后的或正在缠绕的复合材料的固化成型,即原位成型.本文介绍复合材料壳体原位成型新工艺,建立筒型壳体内加热固化过程的数学模型,利用有限元法对筒体固化过程中的温度和固化度进行了数值模拟分析.该研究为实现壳体高效、优质且低成本成型提供新思路,为原位成型工艺设计、模拟和参数优化提供分析模型和方法.     

小口径熔结环氧粉末内防腐管生产工艺在中大口径管道中应用的可行性

本文概述了国内外熔结环氧粉末内防腐管技术的发展现状和内防腐作业的基本工艺流程,主要论述了在不改变小口径熔结环氧粉末内防腐管生产工艺流程的条件下,经过将内抛丸除锈和内喷涂两个关键工位以及预热和固化两个辅助工位进行部分自主改进后,完全满足中大口径熔结环氧粉末内防腐管的生产。通过以生产中口径Ф426×7钢管为例,经检测后表明经过改进后的工艺,内涂层各项性能指标完全满足要求,既而表明小口径熔结环氧粉末内防腐管生产工艺在中大口径管道中应用是可行的。     

环氧树脂及其复合材料微波固化研究

介绍了微波热效应原理,综述了近年来环氧树脂及其复合材料的微波固化研究进展,重点讨论了环氧、环氧微波固化工艺及其与加热固化的比较,热塑性树脂改性环氧,颗粒、纤维增强环氧复合材料的微波固化研究.     

脂环族环氧化合物的应用

本文对脂环族环氧化合物的性能及其在稀释剂、浇注料、玻璃钢缠绕、模具制造及涂料中的应用进行了阐述。     

基于虚轴机床的检测系统设计

 为满足现代制造对检测过程高精度、自动化、柔性化及100%在线检测的需要,基于最新研制的三杆五自由度虚轴机床,设计了一个检测系统.介绍了虚轴机床检测装置的结构和特点,以及检测装置的运动控制模型和数控系统组成.分析了检测系统软件设计的主要内容,利用商品化CAM软件进行检测轨迹规划,以G代码格式文件提交检测作业要求,并根据运动控制卡的要求编写检测过程控制及G代码指令解释程序,实现了检测系统的控制.为充分利用虚轴机床的优点,拓展虚轴机床的应用,适应新的需求,对新的检测系统进行了有意义的探索.     

缠绕张力对干法缠绕复合材料结构残余应力及回弹变形的影响

开展纤维缠绕结构缠绕与固化后残余应力评估是开展缠绕工艺优化设计、实现服役前预应力设计的重要前提。本文采用干法缠绕工艺,基于钢芯模和尼龙6(PA6)芯模分别制备了恒定张力(40 N)、内松外紧(20 N-40 N-60 N)和内紧外松(60 N-40 N-20 N)3种不同张力制度的复合材料缠绕圆筒,通过测试切割过程应变释放量与回弹变形对内部残余应力进行对比分析。借助生死单元法,建立了复合材料圆筒的逐层缠绕过程分析模型,模拟缠绕后残余应力分布;并基于CHILE(Tg)本构模型,开展了复合材料圆筒固化过程模拟,预测固化后残余应力及切割后回弹变形。研究表明：固化应力与缠绕张力均对总残余应力产生贡献,但由于固化过程剩余缠绕张力进一步放松,固化后总残余应力水平低于缠绕残余应力与固化应力之和。固化过程不会改变缠绕张力对最终残余应力分布的影响;缠绕张力对总残余应力的影响程度与芯模材质相关,芯模热变形越大,缠绕张力的影响越弱。当采用相同芯模时,内松外紧(20 N-40 N-60 N)张力制度产生的切割回弹角最小,内紧外松(60 N-40 N-20 N)张力制度产生的回弹角最大;当采用相同张力制度时,P...     

管道内外喷涂超高性能熔结环氧粉末防腐蚀技术

管道内外喷涂超高性能熔结环氧粉末(SEBF)是一项防腐蚀效果好、能耗低、污染小的管道防腐蚀技术.详细介绍了采用喷、抛丸除锈和静电粉末喷涂、中频炉加热等工艺的SEBF内外防腐蚀生产线的主要设备、技术和工艺.实际使用证明,采用该技术的管道喷涂生产线大大提高了生产效率和管道防腐蚀效果,具有投资少、自动化程度高等优点,具有广阔的应用前景.     

GRP管连续缠绕工艺几个问题的研讨

连续缠绕GRP管工艺和设备设计所涉及的技术问题是多方面的。本文着重对“步进式”芯轴实现自动脱模的可行性,芯轴加热以及温度参数调整等方面的问题加以讨论。通过受力分析,导出了自动脱模的条件式的影响脱模的主要因素,此外,给出了芯轴内加热时其表面温度的合理分布曲线以及成型GRP/PVC复合管时采用芯轴内冷却的工艺方案。分析和实验所得出的结论,对于连续缠绕GRP管工艺和设备设计具有一定的参考意义。     

某复合材料气瓶的缠绕工艺

将连续的纤维经过浸胶后，按照一定的规律缠绕到芯模上，然后再加热或常温固化，制成一定形状制品的工艺方法叫纤维缠绕成型工艺。本文论述了湿法缠绕在环缠绕复合材料气瓶生产中的应用，通过对复合材料增强层、防护层的工艺设计和树脂体系的选择，生产复合材料气瓶23件，通过了各项鉴定试验，满足复合材料高压气瓶的设计要求。     

碳纤维/环氧超厚度复合材料壁板的固化工艺优化及性能

为制定适用于大厚度环氧基碳纤维增强复合材料的固化制度,首先采用热分析方法对预浸料的固化行为进行了详细的研究,结合预埋热电偶的方法在线监测了不同厚度的壁板在等速率升温条件下的固化过程,通过系统的研究,并提出了增加缓慢升温阶段的固化制度。文中对固化制度优化后的大厚度复合材料制件的进行了超声C扫描检测和内部微观结构等分析,结果证明,采用在120℃和150℃缓慢升温的方式可以有效地控制大厚度复合材料制件内部的固化集中放热现象,并可大幅度提高制造过程中的温度均匀性。采用上述工艺,有望得到质量优异的大厚度复合材料制件。     

GFRP厚板制件固化过程固化度分布

采用真空导入模塑工艺(VIMP) 制备了85 mm 厚玻璃纤维增强环氧树脂层合板, 单面刚性模具加热固化, 沿铺层厚度方向设置热电偶, 进行了实时固化温度监测, 发现固化时厚度方向存在明显的温度差异。通过DSC方法得到等温环氧树脂固化度-时间实验数据, 建立了基于自催化反应模型的等温固化反应动力学方程, 模型计算值和实验值符合良好; 提出了时间离散分步计算法, 对非等温固化条件下, 厚度方向的固化度分布进行了计算。结果表明: 固化过程中厚度方向固化度存在差异, 短时间的后固化可以消除此差异。该方法可以模拟出由温度差异导致的固化度的不均匀分布, 用于指导优化固化工艺。      

The simultaneous process of filament winding and curing for polymer composites

The simultaneous process of filament winding and curing a composite cylindrical shell is considered. From the macrokinetic point of view it is characterized by the small thickness of the relative effective reaction zone. The thermochemical conditions in manufacturing are governed by the following process variables: speed of winding, initial conversion and temperature of the filament bundle wound, and the heating applied. A thermochemical model is developed for simulation of the temperature and conversion distributions during the process. An approximate solution of the thermochemical model in the form of the constant traveling wave is derived for constant values of process variables and a thermally isolated mandrel. A non-uniform cure stress model of the process is developed for the case of using elastic orthotropic constitutive relations for a composite material. It is found that the thickness of the relative effective reaction zone drastically influences the cure stresses. The dependence of the stress level on the process variables is analyzed.     

双酚A型环氧树脂/催化型固化剂体系的粘度模型

研究了催化型固化剂用量对双酚A型环氧树脂体系粘度变化的影响规律。根据对树脂固化特性和等温粘度曲线的分析,建立了树脂体系的工程粘度模型。该模型能够有效地预测体系的粘度-时间-温度关系,反映了固化剂用量对固化过程中体系粘度变化的影响规律,为复合材料成型工艺模拟分析及工艺参数的准确制定奠定了基础。      

840S环氧树脂体系固化反应特性

用差示扫描量热法(DSC) 在动态条件下对840S 环氧树脂体系的固化反应动力学进行了研究。根据所测量的不同升温速率的DSC 曲线, 运用温度升温速率( T-β) 图外推法得到该环氧树脂体系的固化工艺参数, 即凝胶化温度、固化温度、后处理温度, 这些温度参数为制定合理的固化工艺提供了理论基础。采用Kissinger 方程和Crane 方程计算该840S 环氧树脂体系的动力学参数, 即表观活化能E_a 、表观频率因子A 和反应级数n 。根据所计算的动力学参数, 建立了该840S 环氧树脂体系的固化动力学模型。利用所建立的固化动力学模型分别预测了等温和动态条件下840S 环氧树脂体系的固化反应特性。      

828环氧树脂体系电子束固化反应机理的研究

对电子束（EB）辐射828环氧树脂的固化反应机理进行了研究，考察了不同引发剂，稀释剂对树脂体系辐射反应的影响。实验发现，阳离子型光引发剂可以引发环氧树脂的电子束辐射固化反应，传统的热固化体系并不适用于电子束固化，稀释剂的使用会降低反应体系的固化度，其中活性稀释剂的影响较小，供电子型溶剂会对环氧树脂的辐射固化反应起阻聚作用。以环氧丙烷作为单官能团环氧花合物，采用红外光谱，自由基捕捉技术与气相色谱－质谱相结合的方法，研究了电子束辐射环氧丙烷－碘Weng盐体系的辐射反应机理，推导出由碘Weng盐在电子束辐照下分解，随后产生质子酸，引发环氧丙烷阳离子开环聚合的反应过程。     

潜伏性环氧树脂/胺基酰亚胺体系的固化动力学

分别采用Kamal模型和Kissinger模型研究了E-51/胺基酰亚胺潜伏性固化体系的等温和非等温固化动力学,讨论了该体系的固化反应机理。结果表明,由这两种动力学模型得到的固化动力学参数基本相近,E-51/胺基酰亚胺体系固化反应起始阶段的活化能较高,约为124 kJ/mol～131 kJ/mol。该体系的固化反应包含n级反应和自催化反应。胺基酰亚胺热分解反应是E-51/胺基酰亚胺体系固化反应的控制步骤。     

多官能团环氧树脂体系的固化反应

采用非等温差示扫描量热（DSC）对多官能团环氧树脂体系固化反应进行了研究,确定了环氧树脂所用固化剂为甲基纳迪克酸酐（MNA）。对AG-70/MNA/2-乙基-4-甲基咪唑（EMI-2,4）环氧树脂体系在不同升温速率下的固化反应进行测试,根据DSC曲线,用温度-升温速率外推法,求出环氧树脂体系的三个特征温度,温度参数能为...     

A Fiber Optic Ultrasonic System to Monitor the Cure of Epoxy

A fiber optic ultrasonic system is described which monitors the cure of an epoxy resin. Ultrasound is generated using a high-power optical fiber to deliver high-energy pulses of light to the prepared surface of an aluminum mold that contains the curing epoxy resin. The generated ultrasound is detected using a local fiber optic ultrasound sensor embedded in the curing epoxy resin. The system was used to measure the ultrasonic signal velocity and ultrasonic attenuation throughout the cure of a neat epoxy resin at room temperature. Similar measurements also were performed using a piezoelectric transducer for ultrasound generation and an embedded fiber optic sensor for detection, which provided verification of the results using the complete fiber optic system. The complete fiber optic system demonstrated adequate sensitivity throughout the entire cure to measure the ultrasonic signal velocity and ultrasonic attenuation.     

Influence of the properties of externally bonded CFRP on the shear behavior of concrete/composite adhesive joints

This paper concerns the strengthening of concrete structures with externally bonded composite reinforcement, and focuses mainly on the influence of the FRP characteristics on the mechanical behavior of the composite to concrete interface. An experimental investigation was conducted, based on the characterization of such bonded assemblies and using a double lap joint shear test. Twelve different series of specimens were studied in order to evaluate the influence of various parameters related to the FRP material (i.e. the use of carbon or aramid and of fiber reinforced systems, the type of manufacturing process, the values of the Young modulus, the thickness of the FRP and the bonded length) as well as several parameters related to the adhesive joint (i.e. the lap joint thickness, the curing conditions and the elastic modulus of the epoxy adhesive). Analyses of the strain and shear stress distributions along the lap joints emphasized significant effects of the FRP properties and epoxy curing conditions on the interfacial strength. In addition, a bond strength model is proposed in the last part of the study.     

E 51环氧树脂固化反应中动力学转变

采用等温DSC法研究了E-51环氧树脂与4, 4’-二氨基二苯基砜(DDS)体系的固化反应过程, 并与已有固化模型拟合得到了170、180、190、200 ℃下的等温固化反应动力学的参数, 根据决定系数R2确定了适合的固化模型。研究表明: 当固化度小于40%时属于Kamal自催化模型; 当固化度大于40%时属于n级固化模型, 即固化反应由Kamal自催化反应向n级反应转变。