纤维金属层板成形极限测试的新试样设计

在拉深成形过程中,纤维金属层板常见的失效模式主要有起皱、纤维拉伸断裂以及界面分层.受金属拉深成形测试的启发,经研究,当纤维金属层板以纤维拉伸断裂与界面分层失效为主要的失效模式时,可以将纤维应变引入到成形极限图中.但是,由于用于拉深测试的传统金属条状试样形状会干扰纤维金属层板内纤维应变的计算,因此,本研究设计了一种新型切...     

碳纤维增强树脂复合材料的制备及其性能

采用丙酮对碳纤维进行表面处理,以注塑成型法制备碳纤维增强树脂复合材料.通过对纤维表面的处理,使其表面性能得到改善,能很好地与树脂结合,增强树脂的性能.研究表明,表面处理碳纤维可明显地提高增强树脂复合材料的抗拉强度.     

纤维金属层板受低速冲击响应的计算方法

通过参数分析研究了纤维金属层板在低速冲击下的响应,得出试件尺寸、厚度,撞头尺寸、形状和冲击角度对载荷峰值和最大位移的影响规律。在此基础上,结合Timoshenko板壳理论,推导出适合于圆形和方形纤维金属层板受低速冲击时的经验公式,据此经验公式可求得给定初边条件下纤维金属层板的载荷-位移关系的上升段。对比经验公式和模拟结果发现,经验公式的结论比Timoshenko理论更接近试验值,对纤维金属层板的结构设计具有指导意义。     

一种新的金属功能零件分层快速制造技术研究

为了解决金属功能零件分层实体制造中成型精度和强度的问题,提出了一种基于大厚度切片的金属功能零件分层制造的概念.在一定的成型精度条件下,通过综合优化和正反两面切割最大限度地提高每一层板允许的厚度并进行标准化,用数控机床完成金属层板的切割,采用真空固态压力热扩散焊,实现金属层板之间的连接,以有效提高零件的强度和加工效率.最后获得具有较高精度和强度的金属功能零件.     

连续碳纤维增强金属基复合材料增材制造工艺

针对连续碳纤维增强金属基复合材料增材制造工艺开展系统性实验探索,研究结果表明：在对碳纤维进行表面改性后,可以实现打印过程中熔融金属基体与碳纤维的良好浸润复合;送丝速度对单道沉积路径表面质量、路径宽度及其纤维体积分数影响较大,当送丝速度为4 mm/s时,沉积路径表面质量较好,路径宽度约为1.5 mm,碳纤维体积分数约为3.43%;沉积路径搭接率对打印单层表面质量影响较大,当搭接率为50%时,单层表面质量较好;基于优化后的实验参数,实现了连续碳纤维增强金属基复合材料薄壁件以及拉伸样件的直接增材制造,薄壁件内碳纤维与金属基体形成了较好结合,而且连续碳纤维对于复合后材料的抗拉强度起到了显著增强作用.     

纳米碳纤维增强混凝土的介电特性

为研究纳米碳纤维增强混凝土的介电特性,发现纳米碳纤维增强混凝土对电磁波的反射与损耗规律,采用波导法测试纤维掺量为0、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％的纳米碳纤维增强混凝土在1.7～2.6 GHz频率范围内的介电常数.分别从相对复介电常数实部、相对复介电常数虚部、损耗角正切等方面分析了纤维掺量、频率对纳米碳纤维增强...     

分析纤维增强层合板固有特性的动态有限元

本文提出了一种用于分析正交各向异性的纤维增强层合板之固有特性的动态有限元。考虑层板的特点,采用八节点四十个自由度的矩形单元.构造了满足单元边界条件的动态位移函数,导出了动态元意义下的层板单元特性。据此编制了层板固有特性的动态元分析程序。将实例分析结果与常规元分析结果、实验结果进行了比较,表明在层板固有持性分析中动态有限元法较之于常规有限正法有一定的优越性。     

典型碳纤维连接件微观结构分析

金属连接件连接较为受限,需要利用碳纤维材料与金属材料共同连接才可满足实际应用,而碳纤维的微观结构对其性能影响较大,针对上述问题对碳纤维的微观结构进行了研究.制备了PAN100、PAN200型碳纤维材料,并以其作为研究对象进行微观结构分析.结果表明,PAN100碳纤维表面部分区域的纤维束之间出现交联、粘结或磨损现象,而PAN200碳纤维相比PAN100碳纤维更为光滑,表面结构比较均匀,纤维较为细密,且无裂纹和孔洞.PAN200碳纤维的物理性能优于PAN100碳纤维,且PAN200结构相比PAN100碳纤维更适合用作碳纤维连接件.     

碳纤维多向铺层板的雷达反射特性

提出一个计算雷达反射电场的传输矩阵方法。把碳纤维多向铺层板相邻层间的分界面两侧的电场用一个简洁的矩阵表示,并将相应的矩阵串接起来,可以方便地处理任意层数和任意纤维取向的反射问题。数值计算结果显示反射率随入射电场的极化变化很小,说明不同铺层互相补偿了各向异性,可使碳纤维部件的场计算问题得到简化。     

碳-芳纶二维编织复合材料层板的抗低速冲击性能

为评价不同混杂结构复合材料冲击阻抗的混杂效应,通过引入芳纶纤维增强体制备了层间混杂(IE)、夹芯混杂(SA)、非对称混杂(US)和层内混杂(IA)的碳-芳纶二维编织复合材料,并通过落锤冲击实验研究了混杂结构对其冲击载荷、冲击吸收能量、损伤形貌等性能的影响.实验结果表明:层内混杂(IA)试样具有最高的峰值载荷(4.28 k N),比非混杂结构层板高37.2%;其他混杂结构试样中,峰值载荷均低于非混杂结构层板,层板IE的韧性指数DI值比层板SA的高31.5%,说明层间混杂结构表现出比夹芯混杂结构优良的冲击韧性;但IA的弹性应变能(5.964 J)最大,其他试样弹性应变能(几乎为0)远小于试样IA,表明试样IA在冲击过程中产生了较大的弹性变形,表现出优良的韧性性能.通过超声扫描成像系统观察并评价层板内部冲击损伤及失效机理可知:碳纤维层板产生了较严重的内部损伤,试样SA和试样US侧面产生了分层现象;试样IE的C扫描图像显示试样产生了程度较轻的内部损伤,但和试样IA相比,其蓝色区域分布范围较大;IA试样冲击内部损伤面积较小,说明碳纤维和芳纶纤维相互交织排列的层内混杂结构,表现出较强的塑性变形能力和良好的抗冲击性能.     

“熔喷法沥青碳纤维制造”项目通过技术鉴定

“熔喷法沥青碳纤维制造”项目通过技术鉴定碳纤维作为一种增强纤维，由它制成的复合材料具有高强、高模、比重轻、热膨胀系数小、耐化学腐蚀和耐热性好、尺寸稳定等优异性能，是航空航天军工等领域不可缺少的材料．碳纤维在工程建筑和高级体育用品方面的应用也越来越显示...     

复合材料负泊松比结构的冲击力学性能

设计了一种面内二维、空间三维的碳纤维复合材料负泊松比结构,并对其在不同冲击速度(单层板)、不同冲击位置(单层板)、不同冲击层数情景下的冲击性能进行了有限元分析.单层板不同冲击速度的仿真结果表明:碳纤维复合材料负泊松比结构的中低速抗冲击效果优于高速冲击情况,表现为低速时发生弯曲变形和回弹现象,高速时直接发生穿透,出现压碎...     

碳纤维增强铝基复合材料的研究进展

叙述了近年来碳纤维增强铝基复合材料研究的进展，重点对碳纤维增强铝基复合材料的核心问题，即界面处理问题，做了详细的综述．同时在文中还介绍了碳纤维增强铝基复合材料的性能研究及其制造方法．最后指出了目前存在的问题以及今后的发展方向     

纤维混凝土动态压缩力学性能的SHPB试验研究

采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了四个不同纤维体积掺量的碳纤维混凝土(CFRC)、玄武岩纤维混凝土(BFRC)在多个应变率条件下的动态压缩力学性能,并对两种纤维混凝土的冲击力学性能进行了对比分析.结果表明,CFRC和BFRC的强度随应变率的增加而近似呈线性增长,强度增强因子随应变率的增加呈对数增长,表现出明显的应变率相关性;纤维体积掺量0.1%的玄武岩纤维混凝土的强度最高,纤维体积掺量0.3%碳纤维混凝土的韧度最好;相同应变率范围内,碳纤维混凝土的韧度优于玄武岩纤维混凝土.     

混凝土表层嵌贴CFRP板条的黏结承载力

采用表层开槽、嵌贴纤维增强复合材料这一结构加固新技术,对11个跨度为2.6m 的T形截面加固梁进行了梁式拉拔黏结试验,研究了混凝土表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)板条的黏结承载力,试验中考察了碳纤维增强复合材料板条的嵌贴长度和黏结剂厚度2个重要参数。基于试验所得的黏结剪应力-滑移曲线和假定的破坏准则,导出了混凝土表层嵌贴碳纤维增强复合材料板条的黏结承载力计算公式.比较研究表明,提出的黏结承载力理论公式,计算简便,结果安全,可供实际工程加固设计参考采用.     

单向不连续CF／PEEK复合材料细观力学行为分析

采用有限元模拟技术，研究了单向不连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的细观弹塑性力学行为，分析了纤维端部的不连续性对复合材料中纤维与纤维、纤维与周围基体相互作用以及应力场变化的影响。在有限元计算中，引入了一个单胞模型和相关的边界条件。此外，利用体积平均法预测了在外载荷作用下单向不连续碳纤维增强复合材料的弹塑性应力-应变关系。     

铺层角度对头盔壳体用碳/芳纶混杂纤维复合材料力学性能的影响

为了研究铺层角度对头盔壳体用碳/芳纶混杂纤维复合材料力学性能的影响,根据所测量的织物在头盔曲面上的最终取向,采用RTM工艺,设计制备了碳纤维织物单向取向为0°、5°、12°、32°、45°、75°、80°、85°的8种复合材料层板,研究铺层角度对其拉伸和弯曲性能的影响.结果表明:在0°铺层时试样的拉伸强度和模量达到最大...     

纤维切削角对CFRP加工缺陷的影响规律

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在加工中出现毛刺、崩边等缺陷,提出基于纤维切削角的碳纤维每齿切削长度计算方法,分析毛刺缺陷的形成机制和发展规律.计算结果和验证试验表明:纤维切削角决定碳纤维每齿切削长度和受到作用的切削刃总数,随着纤维切削角增大,碳纤维每齿切削长度增大,而受到切削刃的作用频率降低.产生毛刺的主要原因是碳纤维实际弯曲半径大于理论最小弯曲半径,碳纤维仅仅发生弯曲并没有断裂.当纤维切削角在0°~90°时,缺陷形式为崩边;当纤维切削角在90°~180°时,出现毛刺缺陷,且毛刺长度随纤维切削角的增大而不断增大.     

金属特性纤维及其在纺织上的应用研究

将金属特性纤维进行分类,系统分析了金属纤维、金属化纤维、导电高分子纤维、有机导电纤维和碳纤维的制备、性能及其在纺织品上的应用,最后展望了其发展方向。     

碳纤维增强聚合物混凝土抗冲击性能试验研究

为了更好地研究纤维混凝土的力学性能,通过在聚合物混凝土中加入碳纤维进行改性来研究不同掺量碳纤维增强聚合物混凝土的抗冲击性能。采用分离式霍普金森压杆试验系统开展冲击压缩试验,从应力—应变曲线、强度和变形特性、冲击韧性等方面探究碳纤维掺量对聚合物混凝土抗冲击性能的影响。结果表明：随着碳纤维掺量的增加,聚合物混凝土的抗冲击性能先增强后减弱;当碳纤维掺量为0.2%时,混凝土的动态抗压强度最大,承受高应变率压缩荷载的变形能力最强,即碳纤维的最佳掺量为0.2%。