冲击方向对层合板低速冲击响应的模拟研究

利用有限元软件ABAQUS/Explicit,采用双线性本构法则和B–K断裂能准则,建立并验证了复合材料层合板的落锤式低速冲击损伤模型。在该验证模型的基础上,将冲头分别以30o,45o,60o和90o的冲击角度,以3.0 J和5.0 J的初始冲击能量对层合板进行冲击模拟试验。结果表明,冲头的冲击方向对层合板的冲击响应有着较大的影响,当冲击角度为45o时,冲击方向对层合板的能量耗散影响最大,当冲击角度为90o时,冲击方向对层合板能量耗散影响最小。     

碳纤/环氧复合材料层合板低速冲击损伤机理研究

对[0/90/0/90]_(2s)和[+45/-45/0/90]_(2s)以及平纹布铺层方式的T300/环氧复合材料层合板进行低速冲击实验,在圆形试样的基础上比较不同铺层结构的复合材料在冲击性能方面的差异,从冲击能量传播的角度分析不同铺层结构复合材料的冲击破坏机理。并在ABAQUS有限元模拟的基础上分析冲击破坏的能量传播机理。结果表明冲击能量的传播与复合材料层合板中织物沿厚度方向的铺层结构有关,也与每一层织物内纤维的方向和纤维的空间结构有关。冲击能量在排列很直的纤维中传播很快,沿纤维轴向的损伤更容易传递,所以单向布铺层的复合材料与平纹布铺层的复合材料相比,冲击中心区域的损伤小,但是损伤的范围大,纤维的弯曲会降低冲击能量沿纤维轴向的传播速度,平纹织物中每一层纤维存在交织点,冲击能量集中在冲击中心区域,使得平纹布铺层的复合材料冲击损伤集中于冲击中心处且损伤程度比单向布铺层的复合材料大,出现更多的纤维断裂情况。在铺层复合材料中纤维排列的方向越多,沿纤维轴向传播的能量方向也就越多,冲击能量在每一层的面内传播更均匀,有利于减轻复合材料受冲击的损伤程度。     

M4R4（M=B,Al,GaR=tBu,SitBu3）异常分子结构的理论研究

采用密度泛函方法,在PBE/DZP水平上,通过与化合物C4R4、Si4[SiR3]4比较,对标题化合物的异常分子结构进行了理论研究,并计算了分子的核排斥能(PBE/6-31g**)、静电势(PBE/6-31g**)、结合能(PBE/TZP),对关键键能进行了能量分解(PBE/TZP)。计算结果表明静电吸引作用和轨道作用是B4R4,Al4[SiR3]4和Ga4[SiR3]4分子存在异常分子结构主要原因。     

PVC/粉煤灰复合板的性能研究

分别针对粉煤灰表面改性剂的种类、改性剂的用量以及粉煤灰的含量,对聚氯乙烯(PVC)/粉煤灰复合板性能的影响开展了研究.结果表明:在KH550、KH560、KH570、钛酸四丁酯和硬脂酸钙几种表面改性中,只有KH550同时使PVC/粉煤灰复合板的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度增大.而KH550质量分数为1.5%时,复合板的综合力学性能最好,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别增加了32.5%、28.3%和55.8%.此外,粉煤灰质量分数为10%时,复合板的综合力学性能最好,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别增加了2.2%、33.3%和69.3%.     

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。     

湿热环境对碳纤维/环氧复合材料的冲击破坏特性影响

为了研究湿热环境对碳纤维/环氧树脂(CFRP)复合材料抗冲击性能的影响,对碳纤维/环氧复合材料层合板进行70℃水浴处理,采用锥头圆柱形弹体对湿热饱和试样和干燥室温试样进行速度分别为45 m/s、68 m/s、86 m/s的冲击,采用激光测速仪测量冲击前后的速度,然后采用超声C扫描检测系统、超景深三维显微系统、扫描电镜(SEM)等方法对试样的冲击破坏进行检测。实验结果表明:随着冲击速度的增加,试样的破坏投影面积增加;在速度较低时,湿热环境对碳纤维/环氧树脂层合板的损伤孔洞面积影响更大;湿热处理之后的碳纤维/环氧树脂层合板层间性能明显降低。     

起圈织物泡沫夹芯复合材料低速冲击性能研究

根据ASTM试验标准D7136,采用落锤冲击试验对起圈织物泡沫夹芯复合材料(U-cor)进行低速冲击试验研究。采用聚氨酯发泡工艺制备了四种夹芯密度、两种夹芯厚度、三种面板铺层的试验件,分别在5 J、10 J、15 J能量下进行冲击试验。试验结果表明:在较低能量冲击下,当夹芯密度较高时,接触力时间历程曲线接近于一条沿顶点对称的二次曲线;当冲击能量增加到一定程度后,含起圈织物夹芯板相比较同型号传统平纹织物夹芯板,最大接触载荷增加;由于起圈织物泡沫夹芯复合材料特殊的成型工艺,当夹芯的平均密度相同时,夹芯厚度的增加会带来冲击面附近局部刚度的增加,进而导致不同厚度夹芯板冲击响应存在较大差异以及抗冲击性能增加。     

温度对芳纶/玻璃纤维复合材料层压板冲击性能的影响

 论证了芳纶/玻璃纤维复合材料层压板在温度变化下的耐冲击载荷的试验结果。研究了在-50~120℃的温度范 围内,几个低速冲击能(8J,15J和25J)作用下,温度对层压板最大能量、弹性能、最大挠度的影响。结果表明,在 研究的温度范围内,复合材料的冲击性能受到影响。     

DMDAAC/DMC/IA三元共聚合动力学的研究

以二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)和衣康酸(IA)为共聚合单体,以过硫酸钾-亚硫酸氢钠作氧化还原引发剂,采用膨胀计测定共聚合动力学速率方程和表观活化能,用红外光谱(FT-IR)、热失重分析(TGA)和差示热扫描(DSC)表征两性高分子絮凝剂p(DMDAAC-co-DMC-co-IA)。共聚合热力学计算表明,在T820.5 K的条件范围内,共聚合自由能变化ΔG0。结果显示,共聚合速率方程为Rp∝k[DMDAAC]1.43[DMC]1.36[IA]0.97[引发剂]1.5,表观活化能Ea=33.3 k J/mol。     

碳纤维树脂基复合板料的铺层方式对低速冲击性能的影响

为研究碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)板铺层方式对低速冲击性能的影响,设计了一系列CFRP板的冲击试验。对CFRP板的铺层方式、冲击能量的形式进行调节和改变,获取CFRP板在各种条件下的低速冲击行为;再通过冲击实验和超声波扫描的方法研究冲击过程中CFRP板的铺层方式和冲头质量对碳纤维树脂基复合材料板冲击性能的影响。结果表明,在15 J的低能量作用下冲击CFRP板时,冲头的质量越大,该板对能量的吸收率越大,损伤面积也越大;相同能量和相同冲头质量的冲击情况下,铺层方式为[0°/45°/90°/-45°]_2的抗冲击性能最好。CFRP板的冲击载荷、能量吸收和损伤形态与冲击能量的大小以及冲头动量密切相关。     

《胶体与聚合物》征稿简则

<正>1.文稿格式依次为:标题、署名及单位、中文摘要、关键词(3～8个)、中图分类号、正文、参考文献、英文题目、英文署名及单位、英文摘要和英文关键词(与中文对应)。投稿时请附第一作者(或通讯作者)简介。若为基金论文,请注明基金名称及编号。2.文中表格采用三线表,插图用Origin软件绘制,照片须黑白分明、图像清晰。3.参考文献著录项目、顺序及标点符号规范如下:期刊[J]:[序号]全体作者.文献题名[J].刊名,年,卷(期):起止页码书籍[M]、学位论文[D]:[序号]著者.书名[M].出版地:出版者,出版年.起止页码论文集[C]:[序号]著者.题名[C].见(英文用In):论文集编者.论文集名.出版地:出版者,出版年.起止页码     

玻璃纤维/环氧层合板低冲击能量与凹坑深度量化研究

使用试件为单向层合板和多向层合板两种类型的玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料层合板,采用自由落体式冲击试验机进行低能量冲击,以及超景深显微镜对损伤形貌进行特征描述。引入低能量冲击关系因子K,建立冲击能量与损伤凹坑深度量化关系,该量化关系可使冲击能量与损伤形貌特征相对应。所建立的凹坑深度与冲击能量的关系,既可以根据测量冲击凹坑深度反推出冲击时的能量值,也可以根据冲击能量预判结构的损伤情况。     

芳纶纤维复合材料低速冲击响应实验研究

芳纶纤维因具有轻质高强、良好耐疲劳性和化学稳定性等优良性能,逐渐成为重要的国防军工材料。选用芳纶单向布和平纹织物设计并制备了不同结构参数的芳纶纤维复合材料层合板,采用落锤冲击试验仪在不同的冲击能量下进行低速冲击实验,根据最大接触力、能量吸收能力和凹陷深度评估层板的抗冲击性能。结果表明,[0/45/-45/90]s单向层合板的接触载荷峰值高于[0/90]s单向层合板和平纹织物层合板,并在高能量冲击下具有优异的能量吸收能力,其损伤区域最小。破坏形貌表明,单向复合材料层合板损伤以分层为主,而平纹织物复合材料层合板以整体塑性大变形为主,这为芳纶纤维复合材料的优化设计及防护应用提供一定的理论指导。     

《胶体与聚合物》征稿简则

<正>1.文稿格式依次为:标题、署名及单位、中文摘要、关键词(3~8个)、中图分类号、正文、参考文献、英文题目、英文署名及单位、英文摘要和英文关键词(与中文对应)。投稿时请附第一作者(或通讯作者)简介。若为基金论文,请注明基金名称及编号。2.文中表格采用三线表,插图用Origin软件绘制,照片须黑白分明、图像清晰。3.参考文献著录项目、顺序及标点符号规范如下:期刊[J]:[序号]全体作者.文献题名[J].刊名,年,卷(期):起止页码书籍[M]、学位论文[D]:[序号]著者.书名[M].出版地:出版者,出版年.起止页码论文集[C]:[序号]著者.题名[C].见(英文用In):论文集编者.论文集名.出版地:出版者,出版年.起止页码     

球形叠氮硝胺发射药工艺安全性的实验研究

为研究球形叠氮硝胺发射药的工艺安全性,采用5s爆发点、落锤式撞击感度仪、摩擦感度仪研究了球形叠氮硝胺发射药的热感度、机械感度、静电感度和冲击波感度,并与球形制式双基药进行了对比。结果表明,对于球形叠氮硝胺发射药(DAQ):5s爆发点为228.3℃、爆炸百分数为4%、撞击感度特性落高(H50)为14.8cm、50%发火电压为正极3.27kV/负极3.10kV、50%发火能量为正极1.18J/负极1.06J、冲击波试验隔板值37mm;对于球形制式双基球形药(SPQ):5s爆发点为220.4℃、爆炸百分数为20%、撞击感度特性落高(H50)为14.1cm、50%发火电压为正极2.30kV/负极2.00kV、50%发火能量为正极0.68J/负极0.64J、冲击波试验隔板值为43mm,表明DAQ与SPQ的工艺安全性基本相当。     

金属网对玻璃纤维增强复合材料低速冲击损伤特性的影响

为研究304不锈钢网对玻璃纤维编织复合材料低速冲击损伤特性的影响,利用落锤试验机分别对2 mm厚的不含、含一层和含三层304不锈钢网的玻璃纤维编织复合材料板进行5 J、20 J、40 J和60 J能量下的冲击实验,从层合板载荷峰值、最大凹陷位移、能量吸收和损伤机理等方面,分析不锈钢网对层合板抗冲击性能的影响规律。研究结果表明,当冲击能量未达到层合板击穿能量阈值前,载荷峰值和最大凹陷位移随着冲击能量的增大而增大。三层不锈钢网的加入使得层合板在较小凹陷位移时就能达到最大载荷,具有良好的抗冲击性能。层合板损伤形状呈十字形,损伤程度沿着厚度方向逐渐加深,背面中心点处损伤最为严重。当冲击能量超过层合板能量阈值时,中心区域损伤呈花瓣开裂状,主要损伤模式为纤维拉伸断裂和基体破碎、金属丝拉伸断裂。     

平纹编织碳纤维增强碳化硅复合材料低速冲击特性及冲击后的压缩强度

采用落锤冲击试验系统对平纹编织碳纤维增强碳化硅复合材料平板试样进行低速冲击,冲击能量为1.5～9J。冲击试验后,采用超声C扫描得到冲击损伤的大小。对含冲击损伤的试样进行压缩试验,通过与未冲击试样的压缩强度比较,得到冲击试样的剩余压缩强度。并对比了编织陶瓷基复合材料和树脂基复合材料的损伤阻抗和损伤容限。结果显示:随着冲击能量的增加,冲击力峰值、复合材料损伤面积和凹坑深度明显增加,到达峰值冲击力的时间减小。冲击能量的增加会导致冲击损伤面积的增加,而损伤面积的增加会导致剩余压缩强度的明显降低。相对于编织纤维增强树脂基复合材料,编织纤维增强陶瓷基复合材料的损伤阻抗较低,但损伤容限较高。     

脉冲FCVI制备炭/炭复合材料的氧化行为

采用脉冲强制流动热梯度化学气相渗透工艺(IFCVI)制备了炭/炭复合材料(C/C复合材料),利用等温氧化实验对C/C复合材料在不同温度(673～1173 K)条件下的氧化行为进行了研究,并借助于扫描电子显微镜观察了C/C复合材料的氧化形貌.实验结果表明:C/C复合材料的基体在氧化反应中优先氧化,氧化反应速率随温度的升高而增大;在高于或低于临界温度973 K时,C/C复合材料的氧化反应分别受2种不同机制控制,其反应活化能分别为1.29×105 J/mol和2.94× 104 J/mol.     

AP/Al/SMX/HTPB四组元推进剂能量特性的理论研究

采用推进剂性能评估软件(PEP),计算和比较了2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇四硝酸酯(SMX)和HMX取代高氯酸铵/铝粉/丁羟黏合剂(AP/Al/HTPB)推进剂中AP对配方能量性能的影响。用高温化学平衡计算代码模拟计算了AP/Al/SMX/HTPB和AP/Al/HMX/HTPB复合固体推进剂的能量和标准发动机工作过程。结果表明,与HMX相比,SMX能在更大的配比范围内提高HTPB推进剂的能量水平。在质量分数14%HTPB、18%Al的配方中,SMX能有效将推进剂的平衡流比冲提高到2 622.5N·s/kg,比HTPB三组元能量优化配方高27.5N·s/kg。在质量分数14%HTPB、15%Al的配方中,SMX取代AP后,比冲最高可达2 634.2N·s/kg,比HTPB三组元能量优化配方高39.2N·s/kg。在质量分数15%Al、HTPB质量分数为12%和10%的配方中,SMX质量分数可分别达到45%和65%;最高比冲可分别达到2 652.9和2 679.3N·s/kg,比HTPB三组元能量优化配方分别高57.9和84.3N·s/kg。在不含Al或Al含量很低的配方中,SMX可取代全部AP。     

一点法测定特性粘度

众所周知,高聚物稀溶液的特性粘度[η]的测定是研究其物性最重要的参数之一。最常用的测定特性粘度的公式如下: ηsp/C=[η]+k_H[η]~2C (1) 1nηr/C=[η]-k_k[η]~2C (2) 式中C——浓度(g/dl); η_sp/C——比浓粘度; 1nηr/C——对数比浓粘度; [η]——特性粘度(dl/g) (1)、(2)式均为直线方程,至少要测定三个浓度下的溶液粘度,再用外推法求出截距。η_sp/C=1nηr/C=[η] (3)并可由斜率求出常数k_H及k_k。由于(1)、(2)式已作了近似处理,略去了C~2以上的高次项