无伞空投缓冲包装材料及技术研究

目的对无伞空投技术进行深入研究和大胆探索,丰富空投保障手段,提高空投保障能力。方法以液体类食用物资为研究对象,立足缓冲包装的思路,借助数值模拟和高空跌落试验,通过缓冲包装材料的合理选择和缓冲包装方式的科学设计,实现在200 m高空物资的成功无伞空投。结果选用的包装材料、采用的包装结构和方式,以及不同材料间的多级缓冲模式都很好地满足了液体类食用物资无伞空投的要求,确保了空投着陆后物资的完好和正常使用。结论无伞空投是一种实用、方便、经济的空投保障方式,尤其是针对一些用量大、低价值的物资,实施无伞空投不仅可行,而且具有重要的现实意义。     

基于轻量化目标的发射箱纤维增强材料铺层设计

目的以某型发射箱复合材料箱体为对象,探讨复合材料箱体的纤维增强材料铺层设计方法。方法以箱体质量为控制为目标,运用复合材料层合板力学理论结合有限元分析方法进行纤维增强材料铺层计算。结果将纤维的体积分数控制在43.6%,箱体玻璃纤维布铺层总数量为10层,可实现箱体的质量控制目标为(23±1)kg。结论获得的纤维增强材料铺层方式可有效保证箱体的质量一致性和尺寸控制要求。     

苎麻纤维布和玻璃纤维布混杂铺层复合材料的力学性能

利用真空吸注成型(vacuum resin absorbable molding,VRAM)工艺制备苎麻纤维布与玻璃纤维布混杂铺层的环氧树脂基复合材料。测定复合材料的损耗因子、储能模量的温度谱和力学性能;利用单悬臂梁共振实验测量复合材料的共振频率和自由振动衰减曲线并计算出了阻尼因子。用有限元软件对其共振频率和自由振动衰减实验进行仿真分析。结果表明:通过苎麻纤维布/玻璃纤维布的混杂铺层,能够实现材料阻尼性能和力学性能的可控调节,充分发挥复合材料可设计性强的优势。其中RGR铺层的复合材料的损耗因子比纯玻璃纤维板提高了1.4倍,而拉伸强度比纯苎麻纤维板提高了3倍多;自由振动的有限元模拟曲线和实验曲线基本吻合,表明可以通过模拟软件实现复合材料的虚拟振动测试,从而为材料性能预测和设计提供方便。     

铺层混杂对复合材料层压板侵彻性能的影响

本文利用MTS和冲击侵彻测试装置，研究了由芳香族聚酰胺纤维、高强聚乙烯醇纤维制成的织物通过不同铺层方式与酚醛/PVB树脂复合的层压板的准静态和冲击侵彻性能。结果表明，芳香族聚酰胺织物层的加入能显著提高高强维纶织物树脂复合材料层压板的准静态侵彻刚度。随着芳纶混杂体积分数的提高，铺层混杂复合材料层压板的准静态侵彻阻力、穿孔能量（或单位面密度穿孔能量）将随之增加。从防护装具性能/重量比和性能/价格比的角度考虑，在芳香族聚酰胺与高强聚乙烯醇织物铺层混杂复合材料层压板中，高强聚乙烯醇纤维混杂体积分数可以确定为20%左右。     

混杂纤维复合材料热膨胀性能及混杂效应的研究

通过力学和热性能实验分析了混杂复合材料的混杂结构、混杂方式及界面状态与热膨胀性能的关系。给出了混杂复合材料混杂效应系数的估算公式，并进行了实验验证。分析了热效应对混杂效应的影响。发现层间和夹心混杂复合材料的热膨胀量随炭纤维相对含量的增加而减少；经过表面处理后的纤维层间混杂复合材料的热膨胀量明显大于未处理的混杂复合材料。研究结果对混杂复合材料的应用有重要的意义。     

层间混杂复合材料板的拉伸强度预报

采用更为合理的分散度系数表达式改进了玻/碳层间混杂复合材料板断裂应变混杂效应系数公式,结合该混杂效应系数公式与复合材料强度混合定律,提出了层间混杂复合材料单向板的拉伸强度预报方法。将该混杂效应系数公式引入复合材料多向板渐近损伤有限元分析模型,修正了低延伸率纤维单层板的拉伸强度值,在此基础上提出了层间混杂复合材料多向板拉伸强度预报方法,并讨论了刚度退化方案。结果表明,模型预报值与实验均吻合较好,尤其考虑混杂效应的预报值与实验情况更加接近;基体退化系数大的刚度退化方案与实验更为吻合。     

应变率及CCVC界面层对CALL材料拉伸性能的影响

用自行研制的旋转盘式杆杆型冲击拉伸装置实施了ＣＦＲＰ／Ａｌ超混杂复合材料（ＣＡＬＬ）以及带有ＣＣＶＣ界面层的ＣＡＬＬ冲击拉伸加载及加卸载试验；用岛津试验机测定了它们的准静态拉伸及层间剪切性能材料在准静态拉伸时，应力－应变曲线无明显的屈服点，呈脆性断裂；而冲击拉伸时，应力－应变曲线有明显屈服点，呈脆－韧性断裂，动态失稳应变是准静态的３—４倍无论是准静态拉伸还是冲击拉伸，ＣＡＬＬ均存在明显的正混杂效应；ＣＡＬＬ（ＣＣＶＣ）层间剪切强度比ＣＡＬＬ约高１０％；在同一应变率下，ＣＡＬＬ（ＣＣＶ）的拉伸强度及失稳应变均比ＣＡＬＬ高．文中详细讨论以上试验现象，得出一些有意义的结论     

混杂比对碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响

利用层内混杂的方式制备碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物,通过对材料进行拉伸、三点弯曲等实验研究该织物增强复合材料的力学性能及混杂比对其力学性能的影响。结果表明,按照一定的混杂比加入芳纶纤维后复合材料的拉伸性能提高,表现出积极的混杂效应。由于延伸性好的芳纶纤维的加入,使复合材料的拉伸断裂伸长率明显提高,材料破坏模式出现了完全脆性断裂模式(C12材料破坏形式)和“扫帚”形纤维断裂模式(C8A4,C6A6材料破坏形式)。此外,按照一定的混杂比加入芳纶纤维也有效改善了碳纤维增强复合材料的破坏韧性,碳/芳纶纤维混杂MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量随混杂比的提高而呈下降趋势,当复合材料中芳纶含量从42%(体积分数,下同)(C6A6)到59.2%(C4A8)的变化过程中,弯曲强度和弯曲模量的降低率较高。0°试样在混杂比为59.2%(C4A8)时,弯曲挠度最大,达到7.49 mm,远高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料。所有90°混杂复合材料试样的弯曲挠度均高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料,表现出积极的混杂效应。     

SMA纤维混杂层合梁的振动分析

提出一类形状记忆合金(SMA)纤维混杂层合梁的数学模型。采用多胞模型、形状记忆合金一维本构关系分析方法,同时考虑铁木辛柯剪切和马氏体相变的影响。目的是为了更进一步了解层合梁的振动控制。SMA纤维用来作为驱动器,它能够改变弹性模量和回复力,以此改变梁的频率。分析了SMA纤维含量、铺设角度和横向剪切变形的影响。结果表明,通过激活形状记忆合金纤维及改变初始变形,对层合梁的自振频率有很强的控制和调节能力。     

无伞空投储液罐的高空跌落仿真分析

目的为提高液体类空投物资补给效率,研究椭球型结构的无伞空投储液罐跌落冲击地面过程的力学响应。方法基于欧拉-拉格朗日耦合算法,建立含有内盛物的椭球形储液罐有限元模型,通过Abaqus CAE仿真跌落得到罐壁材料层为聚乙烯-发泡-聚乙烯在不同厚度比条件下含内盛物跌落的最大等效塑性应变(简称最大塑性应变)云图、应力-时间曲线。结果不同层间厚度比与储液罐的最大塑性应变、塑性应变的时间和应变集中区域有密切联系,当厚度比为1∶2∶1时,罐体达到最大塑性应变的时间短,把手部位出现应变集中现象的概率增大;厚度比为1∶1∶2时,罐体的塑性应变相对降低,抗冲击能力没有达到理想优化效果;厚度比为1∶1∶2时,罐体的塑性应变最小,在此情况下能承受的冲击地面的瞬时速度最大,罐体的结构性能最好。结论基于此提出了一种结构优化思路,在添加中间发泡层以减轻配重的基础上,适当增加外层聚乙烯材料的厚度或者使用缓冲性能更好的材料,增加罐壁的缓冲吸能,改善材料结构强度。     

包装箱用混杂纤维复合材料的设计

目的 研究混杂纤维复合材料在静载荷作用和拉-拉疲劳载荷条件下的力学性能及其在包装箱等领域的应用。方法 采用树脂转移模塑成型工艺制备5种包装箱用混杂纤维复合材料,并对试样进行拉伸性能和拉-拉疲劳性能测试。结果 纯C试样的拉伸强度高于C/G层内和C/G层间试样;在相同的铺层和织布方式下,C/G层内试样的拉伸强度高于C/G层间试样;纯G试样的塑性明显优于C/G层内和C/G层间试样,C/G层内试样的断裂伸长率高于C/G层间试样;C/G层内试样具有混杂正效应,可保证在具有较高强度的同时具备良好塑性。玻璃纤维在提高复合材料料板疲劳寿命上的作用要高于芳纶纤维,前者的刚度退化会低于后者,且碳纤维和玻璃纤维的层内混杂方式要优于层间混杂,层间混杂在复合材料抵抗疲劳损伤时具有正混杂效应。     

UHMWPE纤维/碳纤维混杂复合材料性能研究

用层内及层间混杂方式制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维/碳纤维混杂复合材料,对复合材料的力学性能、动态力学性能(DMA)及微观形貌(SEM)进行了分析比较.结果表明,层内混杂复合材料的综合性能好于层间混杂复合材料,层内混杂复合材料的冲击强度在UHMWPE纤维相对于碳纤维质量分数为43%时有最大值423.3kJ/m2,层内混杂复合材料的贮能模量(E')、损耗因子(tanδ)和损耗模量(E')明显地向高温方向移动,混杂复合材料的玻璃化温度(Tg)及模量分别比UHMWPE复合材料提高了2倍和3倍.     

瓦楞纸箱开孔对耐压强度的影响

通过试验，分析开孔对瓦楞纸箱耐压强度的影响，指出开孔位置与侧板中线的距离小于长度 分之三为适宜，扁丝接合的瓦楞纸箱与其它方式接合的瓦楞纸箱相比，其耐压强度最低。     

玻璃/苎麻纤维混杂复合材料力学性能研究

混杂纤维增强复合材料由于可以综合利用各种纤维的优点,极大的提高了复合材料的性能,拓展了复合材料的适用范围。本文采用玻璃纤维和苎麻纤维混杂酚醛树脂制备复合材料,研究了复合材料混杂比和铺层顺序对混杂纤维复合材料力学性能的影响。从结果可以看出,玻璃纤维和苎麻纤维的不同比例对混杂复合材料的力学性能有着显著的影响,而采用玻璃纤维作为芯层的时候可以获得较好的拉伸性能,采用苎麻纤维作为芯层的时候可以获得较好的弯曲和剪切性能。     

碳纤维含量对碳纤维／中铜石墨复合材料减摩耐磨性能的影响

在干磨擦条件下，对不同碳纤维含量的碳纤维／中铜石墨复合材料，进行了５０ｈ的摩擦磨损试验并借助扫描电镜观察了综们的磨面，结果表明，随碳纤维 增加，碳纤维．中铜石墨复合材料的摩擦系数和磨损量均明显减少。     

704胶胶结界面pH值对玻璃纤维复合铝箔动态模量的影响

采用均匀设计法,以盐酸和氢氧化钠为酸碱处理剂,制备pH值在1.90~13.70的玻璃纤维与铝箔表面。以704硅橡胶作为粘结剂,将处理过的玻璃纤维与铝箔在140℃热压60s制成玻璃纤维复合铝箔材料。用动态热机械性能测试仪(DMA)考察胶结界面pH值在30~400℃下,玻璃纤维复合铝箔动态模量随温度的变化情况。结果表明:当玻璃纤维界面pH值呈中性,铝箔界面pH值呈弱碱性时,复合材料的动态模量比其他胶结界面pH值都大;且随着温度的增加,其动态模量相应增加,并在200℃时达到最大值。扫描电镜(SEM)实验证明,在此条件下制备的复合材料胶结界面更为紧密,且玻璃纤维丝有部分嵌入铝箔表面层结构。