多向玻碳纤维混杂复合材料的拉伸性能北大核心

为探讨±45°铺层比例对玻碳纤维混杂复合材料拉伸性能的影响,对层间混杂和夹芯混杂分别设计4种铺层方案,并进行拉伸性能实验。通过经典层合板理论对试样的拉伸模量进行估算,与实验结果对比并分析误差。基于混杂效应及±45°铺层比例的影响,对经典层合板理论结果进行修正。结果表明:在±45°铺层比例为40%时,±45°铺层可以对横向应力和剪应力起到很好的平衡作用,从而有效提高复合材料的拉伸性能;混杂效应及±45°铺层比例对经典层合板理论与实验结果的误差都有影响,提出的修正公式可在一定程度上反映其影响,并且可以得到更加准确的拉伸模量估算结果。     

C/G混杂复合材料层合板中分散程度的表征方法研究

对C/G混杂复合材料层合板进行了分类,对层间混杂方式分散度的定量和定性表征方法做了总结和分析。提出了一种同时适用于表征层间和单向层内混杂复合材料层合板分散程度的表征方法。既解决了单纯以混杂比描述混杂复合材料各增强组分与力学性能关系的不足,又可以同时适用于层间和单向层内混杂复合材料分散程度的表征。     

炭纤维增强复合材料层合板振动性能研究进展

复合材料的使用环境和组织结构会影响炭纤维增强复合材料的阻尼特性和固有频率。本文针对炭纤维增强炭基和树脂基复合材料的阻尼特性和固有频率的研究进展进行了系统论述,详细介绍了基体、纤维、温度和损伤对炭纤维增强炭基和树脂基复合材料阻尼特性和固有频率的影响。     

风电叶片用碳/玻层内混杂复合材料湿热老化性能

为研究风电叶片用层内混杂碳纤维和玻璃纤维织物增强环氧树脂复合材料在湿热环境下的性能变化,采用真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺制备碳/玻层内混杂复合材料层压板,研究了VARI成型层内混杂复合材料在湿热老化后的界面结构与力学性能的变化规律.结果表明,湿热老化后的层内混杂复合材料中的环氧树脂发生部分水解,树脂含量显著降低...     

风电叶片用碳/玻层内混杂VARI成型复合材料结构与性能研究

采用真空辅助树脂灌注成型(VARI)工艺制备碳纤维/玻璃纤维(碳/玻)层内混杂织物的复合材料层合板,系统研究了不同混杂比的层内混杂复合材料的结构与性能。结果表明,随着碳纤维含量的增加,碳/玻层内混杂复合材料的0°拉伸强度逐渐增加而90°拉伸强度稍有下降;0°压缩强度和压缩模量均有上升;弯曲强度稍有降低而弯曲模量逐渐升高;层内剪切强度几乎维持不变;混杂复合材料的储能模量在混杂比达到1∶1时最高,随碳纤维含量继续增加而下降,碳纤维含量的提高也使混杂复合材料的内耗峰明显下降,界面阻尼降低;扫描电子显微镜观察复合材料90°拉伸断裂截面发现,不同混杂比的层内混杂复合材料中环氧树脂对纤维浸润充分,几乎没有观察到纤维拔出与基体的气孔缺陷。     

玻/碳混杂复合材料动态拉伸数值模拟研究

复合材料的动态力学性能数值模拟研究对优化结构设计、提高应用安全性有重要意义。本文采用ABAQUS有限元分析软件对玻/碳单轴向经编织物增强复合材料的动态拉伸进行模拟分析,设计了五种铺层方式,分析铺层角对材料力学性能的影响。研究结果表明,该材料属于应变率敏感性材料,拉伸强度随应变率的增加而增加,但失效应变的应变率效应受到铺层角度的影响。同时在不同的应变速率拉伸下,碳纤铺层角为0°时材料的拉伸强度最佳,碳纤铺层角为90°时材料的失效应变最大。     

变角度混杂复合材料层合板振动特性研究

研究了由碳纤维(Carbon Fibre)和Kevlar纤维(Kevlar Fibre)制备的变角度混杂层合板的模态参数,以改善复合材料层合板振动特性。基于模态试验基本理论,采用模态力锤法获得了变角度混杂层合板的频响函数,拟合函数获得前三阶频率阻尼比。研究分析可知：变角度铺层作为芯层时,纤维角度变化对固有频率变化较平缓,均在0.9%左右。而变角度层作为面层时,纤维角度的变化可以有效提高层合板的固有频率,增加44.0%。刚度更高(与Kevlar纤维相比,杨氏模量是其2倍左右)的CF作为面层材而KF作为芯层时,固有频率增加,一阶固有频率最多提高62%,三阶固有频率最多提高57.1%。当铺层顺序为[±<60|75>/0_k/90_k]_s整体振动特性最佳达到(基频为17.83Hz),相对于纯CF直线铺层提高了74.0%。     

碳/玻混杂纤维的混杂效应及其受力性能研究

碳纤维与玻璃纤维进行层间混杂后用来进行混凝土结构的加固,可以产生较好的正向混杂效应．就混杂纤维的混杂方式．混杂效应和受力性能进行了研究,结果表明：较之单一纤维,混杂纤维复合材料表现出了明显的混杂效应,还可以降低加固成本,综台效益较好。并提出了混杂纤维复合材料在当前工程应用中存在的问题。     

复合材料层合板的强度

本文给出了复合材料层合板中各单层板及子层板内力的计算公式，定义了引起脱层的内力及其局部平均层间应力，根据脱层判据可得到由脱层控制的层合板强度，加上最后层破坏理论，得到一个较为完整的层合强度计算方法。     

干湿环境对环氧树脂/碳纤维复合材料层合板老化性能的影响

以开孔和未开孔环氧树脂/碳纤维复合材料层合板为研究对象,开展了不同温度(2,23,70℃)、水浸/干燥环境下层合板的加速老化试验,利用三维轮廓仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示量热扫描仪等对层合板的老化性能进行分析.结果表明,开孔会使得层合板的吸湿率减少,温度越高,层合板的吸湿率越大;层合板吸湿后会发生溶胀...     

碳纤维布/玻纤布增强聚氨酯复合材料的研究

以聚氨酯为基体树脂,分别以碳纤维布、玻璃纤维布和这两种纤维布交替铺叠作为增强材料,采用真空辅助灌注成型工艺制备了4种复合材料.考察了纤维布的铺层结构对复合材料的弯曲、拉伸和冲击性能的影响.结果显示,复合材料的拉伸模量和弯曲模量随碳纤维含量增加而增加,冲击强度则降低.分别采用TGA、DMA和SEM对复合材料的热性能、界面...     

碳纤维/玻璃纤维增强复合材料注塑制品翘曲变形的研究

通过数值模拟、单因素试验研究了30 %碳纤维/30 %玻璃纤维增强复合材料对注塑制品翘曲变形的影响;通过多因素试验研究了各工艺参数,如熔体温度、注射时间、保压时间、保压压力等对制品翘曲变形的影响程度。结果表明,相比30 %玻璃纤维增强复合材料,30 %碳纤维增强复合材料对翘曲变形量的影响更小,30 %碳纤维增强复合材料的最大翘曲为4.107 mm,而30 %玻璃纤维增强复合材料的最大翘曲为5.090 mm;影响碳纤维增强复合材料翘曲变形的最显著因素是保压压力,而影响玻璃纤维增强复合材料翘曲变形的最显著因素是保压时间。     

PE-HD/CF/HGB三元复合材料的制备及力学性能

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体、碳纤维(CF)为增强材料,采用双辊塑炼工艺制备了PE-HD/CF复合材料,力学性能测试结果表明该复合材料的拉伸和弯曲性能随CF含量的增加而增大,但缺口冲击强度逐渐下降。在该复合材料基础上添加空心玻璃微珠(HGB)制得PE-HD/CF/HGB三元复合材料,力学性能测试结果表明当HGB用量为10份且CF用量为15份时,三元复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度均达到最大,分别为46.98 MPa,45.69 MPa和8.17 kJ/m2,较未加HGB的PE-HD/CF复合材料分别提高了7.19%,4.17%和10.4%。扫描电子显微镜结果表明,HGB主要通过其变形和破坏来吸收冲击能量,从而提高复合材料的韧性。     

短纤维层间增强碳纤维复合材料层板的力学研究

以斜纹3k T300碳纤维布、环氧树脂和0.3～0.5 mm短切碳纤维为主要实验原料,使用短切纤维铺放装置将短切碳纤维定量铺放在碳纤维布表面,并铺层得到5块层间短切纤维增强的预制体,每块预制体含8层碳纤维布且每块预制体层间短切碳纤维铺放面密度分别为5,10,20,30,40 g/m²,并增设一块层数为8层、层间不含短切纤维增强的预制体作为对照组。采用真空辅助树脂灌注成型方式浸渍预制体后高温固化,得到层间含不同面密度短切纤维的碳纤维复合材料层合板,研究了不同面密度短切纤维含量对碳纤维复合材料层合板拉伸、弯曲以及层间剪切强度的影响。研究结果表明,当短切碳纤维铺放面密度为5 g/m²时,复合材料层板的拉伸、弯曲强度最好,在5～40 g/m²范围内,复合材料层板的层间剪切强度随短切碳纤维铺放面密度的增大而增大。     

多向GF/CF混杂复合材料拉压力学性能研究

采用工程上常用的铺层角度,设计7组不同的铺层方式,通过拉伸与压缩实验研究了多向玻璃纤维(GF)/碳纤维(CF)混杂复合材料的拉伸和压缩性能,得到了拉伸与压缩过程中力–位移曲线图及相应的破坏形貌。提出了铺层角度混杂比(CF相对体积分数)的概念,研究了不同铺层角度的混杂比对复合材料拉伸和压缩性能的影响。结果表明,多向纤维混杂复合材料的拉伸与压缩性能与总混杂比无明显关系,而与不同铺层角度各自的混杂比有关。其中,0°铺层混杂比对其影响最大,90°铺层混杂比影响最小,±45°铺层混杂比的影响介于两者之间。当0°铺层混杂比为100%时,复合材料的拉伸与压缩性能最高,拉伸破坏表现为一次破坏,破坏时层间分离的程度最低;当0°铺层混杂比低于100%时,复合材料的拉伸破坏表现为二次破坏。复合材料的压缩破坏大多表现为一次破坏,且在破坏时GF的破坏大多表现为"屈曲失稳"的形式,从而减缓了CF的脆性断裂程度。     

风电叶片碳/玻混编织物的性能研究

目前风电叶片主梁常用玻璃纤维织物,一般单轴向玻纤布真空灌注后0°拉伸模量和0°压缩模量达到极限值48GPa。随着叶片越来越长,考虑到降本和减重的需求,需要开发新型材料,在控制成本的情况下提高材料性能,进而满足设计大叶片的需求。经过一系列打样、对比、测试、优化改进,确定了满足要求的碳/玻混编织物的性能参数,验证了胡克定律,为材料开发、新叶型设计时模量评估提供理论依据。将碳/玻混编织物与玻璃纤维、碳纤维的力学性能进行对比,发现碳/玻混编织物具有更广阔的可设计空间、更充分利用性能。     

混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

为了分析混杂比对层内混杂复合材料力学性能的影响,利用交织方式制备芳纶碳纤维混杂增强体织物,并通过交织物纬纱系统中芳纶与碳纤维的纱线配置比例调整碳纤维在增强体结构中的混杂比。采用真空辅助成型技术制备层内混杂结构的芳纶碳纤维混杂（ACFH）复合材料,并对复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试。结果表明,增强体纬向系统中芳纶与碳纤维的不均质性对ACFC复合材料经方向上的拉伸强度起消极作用;混杂比的增加对ACFC复合材料的纬向拉伸破坏和弯曲损伤具有抑制作用;纬向上,ACFC复合材料的拉伸强度最高提高了近6倍,弯曲强度最小增加了4.04倍;芳纶与碳纤维混杂协同作用有利于ACFC复合材料的抗冲击性能改善,且混杂比存在最佳值。     

超细玻璃纤维在复合针刺毡上的应用

介绍了超细玻璃纤维复合过滤材料在国内外目前的应用状况,并针对超细玻璃纤维复合过滤材料制作的工艺进行简单的介绍,分析了超细玻璃纤维复合过滤材料的特点与应用。超细玻璃纤维克服了普通玻璃纤维的一些缺点,使其产品的耐折耐磨性能有明显的提高,延长了玻纤复合过滤材料的使用寿命。     

芦苇/碳纤维补强PP/EVA复合材料性能研究

将芦苇(L)、碳纤维(C)与聚丙烯(PP)和乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)进行共混,制备了L/C/PP/EVA复合材料,并研究L/C复配比例对复合材料性能的影响。结果表明:当L/C复配比例为1∶5时,PP/EVA复合材料的综合力学性能较好;与L/C/PP/EVA复合材料相比,改性芦苇和碳纤维复配补强PP/EVA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了1.44 MPa,4.76 MPa和0.83 k J·m^-2,但加工流动性有所下降。     

氰酸酯树脂及其碳纤维复合材料研究

E5 1环氧树脂改性双酚A型氰酸酯树脂 (BADCy)体系的力学和热性能的研究表明 ,5 % (质量分数 ,下同 )的E5 1环氧树脂可使BADCy的弯曲强度和冲击强度分别由原来的 95 .6MPa和 9.2 4kJ/m2 提高到 117.8MPa和12 .5 8kJ/m2 ,热变形温度仅下降 8℃。碳纤维 /BADCy复合材料的扫描电镜和力学性能测试结果表明 ,纤维的表面形态对界面粘结效果有较大影响 ,三种复合材料界面的粘结强弱顺序是T3 0 0 /BADCy >M 40 /BADCy >M 40J/BAD Cy。水煮 10 0h对三种碳纤维复合材料的弯曲性能影响不大 ,但对层间剪切强度的影响明显 ,其中M 40J/BADCy的层间剪切强度保持率只有 84.2 % ,而T3 0 0 /BADCy的强度保持率高达 92 .5 %。热冲击和紫外线辐照实验研究表明 ,-3 0℃ / 11h～ 15 0℃ / 11h的 2 0次热交变及总剂量为 1× 10 9J/m2 的紫外线照射对BADCy基碳纤维复合材料的力学性能影响很小 ,三种复合材料的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度的保持率均大于 90 %。