探究不同因素对单轴向玻璃纤维经编织物增强复合材料性能的影响

主要从玻璃纤维增强材料的角度出发,研究了不同的纱线规格,不同的织物克重和不同的织物成型工艺对复合材料力学性能的影响。研究结果表明:针对0°单轴向玻璃纤维织物增强的复合材料,玻璃纤维纱线的本身模量与复合材料最终的力学性能存在正相关的联系,但与±45°方向的剪切性能没有必然的的联系。增加0°主纱方向的克重,有利于增强0°拉伸和压缩性能,但是当克重增加到一定程度时,0°拉伸和压缩性能基本保持稳定状态。不同的缝编针数成型的玻璃纤维织物对复合材料力学性能基本没有影响。     

Nomex蜂窝夹层复合材料的成型工艺研究

针对Nomex蜂窝填充双马树脂基复合材料夹层结构在固化成型过程中易出现的蜂窝芯边缘塌陷问题进行研究。通过采用不同的成型工艺方法,以及对共固化工艺参数进行调整,研制出相应的双马来酰亚胺树脂基碳纤维/蜂窝夹层结构层板,并且对夹层结构的力学性能、内部质量以及平面拉伸性能进行测试。在此基础上分析了成型压力参数对夹层结构质量的影响。相关工艺试验表明蜂窝芯塌陷的原因主要是固化过程中蜂窝芯边缘的滑移引起的蜂窝局部失稳,通过采取分步成型、蜂窝先胶接后修型的方法能够有效地解决Nomex蜂窝夹层结构填充双马树脂基复合材料结构成型过程中的蜂窝芯塌陷问题。     

界面强度对玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料静态和动态力学性能影响

采用3种高强高模玻璃纤维与不饱和树脂,分别制备了3种单向板复合材料和3种织物复合材料,通过纤维束拔出法和韦布分析法表征了3种玻璃纤维与不饱和树脂间的界面结合强度,并研究了界面强度与复合材料静态和动态力学性能。结果表明:3种纤维的本征界面强度分别为27.12,34.91,35.60MPa;界面强度对复合材料静态力学与疲劳性能有着重要的影响,但对模量的影响较小。随着界面强度的增加,90°方向的拉伸强度逐渐增加,但是0°方向上的拉伸强度反而下降。当疲劳应变较低时,界面强度的增加有助于疲劳性能的提高;但当疲劳应变提高时,界面强度对疲劳性能的影响降低,与材料初始强度反而有着明显的相关性。     

缠绕用直接纱力学性能表征方法的研究及应用

模拟缠绕管道的纤维排布方式,对玻璃纤维单向织物进行特殊铺层设计,并采用真空辅助成型工艺制备连续玻璃纤维增强热固性树脂复合材料。通过对这类复合材料拉伸强度的测试,获得了与玻璃钢管道力学性能相对应的测试结果。经过实际应用,该测试方法可以用来表征连续玻璃纤维的力学性能,并能够应用在缠绕管道用直接纱的研究开发中。     

纤维复合材料蜂窝夹层柱的极限强度

考虑纤维复合材料蜂窝夹层结构的承载特性,蜂窝夹层住的总体稳定性应计及蜂窝芯子的剪切变形,从而得出修正的欧拉公式.在面板和蜂窝芯子胶接性能很好时,试验值与理论值很符合.当胶接性能一般时,通过对胶层应力分析,应用莫尔强度理论,得出以胶层强度控制的总体稳定的极限强度计算公式,对于一般湿法成型的纤维复合材料蜂窝夹层住,计算结果与试验值很符合.     

树脂基复合材料蜂窝夹层结构修补技术研究

为了降低复合材料蜂窝夹层结构件制造成本及延长其使用寿命,修理技术是必不可缺的.本文主要针对面芯脱胶复合材料蜂窝夹层结构进行了平拉、侧压和疲劳试验,为修补提供依据;同时根据不同修理方法和材料体系对复合材料蜂窝夹层结构修理技术进行了研究.结果表明,复合材料蜂窝结构件受损后的修理问题基本可以得到有效地解决     

1种耐高温膜外壳用复合材料的研究

研究了1种玻璃纤维增强环氧树脂基耐高温复合材料,对材料的工艺性、耐热性和力学性能进行了分析。结果表明,树脂基体的拉伸强度87.51 MPa,弯曲强度130 MPa;单向纤维增强复合材料0°方向的拉伸强度1 464 MPa,层间剪切强度79.05 MPa,力学性能优良。该复合材料适用于制造耐高温膜外壳,在多种高温水处理环境中具有广阔的应用前景。     

低速冲击下铝蜂窝夹层板的动态响应研究

为了研究铝蜂窝夹层板在低速冲击下的动力学响应,通过有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA分析了半球头圆柱低速冲击铝蜂窝夹层板的损伤变形,建立了含蒙皮、蜂窝芯和胶层的铝蜂窝夹层板精细化仿真模型,通过与文献试验结果对比,验证了模型的准确性,并研究了铝蜂窝芯单元尺寸、高度以及金属、碳纤维增强复合材料(CFRP)两种蒙皮材料对蜂窝夹层板冲击响应的影响。结果表明:铝蜂窝芯单元尺寸越大,夹层板的刚度和稳定性越低;芯层高度对吸能的影响较小;胶层对吸能的影响不可忽略;相对于铝蒙皮,CFRP蒙皮铝蜂窝夹层板的吸能效果较好。     

短切碳纤维对GF-Fabric/EP夹层复合材料的增强作用研究

针对高速列车、新能源汽车等交通工具对高性能泡沫夹层复合材料的迫切需求，制备了玻璃纤维三维立体织物增强环氧树脂泡沫复合材料（下称GF-Fabric/EP复合材料）及其夹层结构，并重点探索短切碳纤维（Short carbon fiber,SCF）对其泡沫本身及夹层复合材料的增强作用。研究结果表明，SCF的填充通过受载时阻断环氧树脂泡沫内部裂纹的扩展，利用自身断裂及与基体脱粘等消耗能量，显著提升环氧树脂泡沫的力学性能，并可与玻璃纤维三维立体织物实现协同增强效果，在填充质量比为2%时复合材料力学性能最佳。同时，基于纤维的“桥联”作用，SCF的引入亦可有效改善铝合金面板与芯材的界面性能。     

蜂窝孔格填充对Nomex蜂窝夹芯结构力学性能影响

为了研究不同蜂窝孔格填充方式对Nomex蜂窝夹芯板力学性能的影响，本文设计了4组比对试验，测试了不同蜂窝孔格填充方式下蜂窝夹芯结构的平拉和平压强度。结果表明，发泡胶填充能够显著提高蜂窝夹芯板的平面拉伸和平面压缩强度，且粉状发泡胶和带状发泡胶混合填充的方式能够最大限度提高蜂窝夹芯件的平拉和平压强度。     

经编双轴向玻纤增强织物与机织玻纤增强织物—层合板的拉伸力学性能测试与分析

介绍了经编双轴向玻璃纤维增强骨架织物与传统机织玻璃纤维强骨架织物的拉伸力学性能测试,并对测试结果进行了理论分析比较。     

空心与实心玻璃纤维及其复合材料性能研究

对比研究了空心玻璃纤维与实心玻璃纤维单丝及复丝拉伸强度,建立了玻璃纤维单丝强度模型。通过缠绕工艺及模压工艺制备了空心/实心玻璃纤维复合材料(HGFRP/SGFRP)单向板,考察了HGFRP及SGFRP单向板的拉伸性能及弯曲性能。研究表明,空心玻璃纤维及实心玻璃纤维单丝拉伸强度均符合Weibull分布,空心玻璃纤维单丝及复丝的拉伸强度低于实心玻璃纤维,HGFRP的比拉伸强度和比弯曲强度略低于SGFRP,但HGFRP的比拉伸模量和比弯曲模量高于SGFRP。研究表明,空心玻璃纤维有望在新一代轻质高强材料中发挥新型异型纤维增强体的作用。     

铺层结构对三维中空夹层复合材料压缩性能的影响

采用手糊成型制备了双夹层三维中空夹层复合材料,重点研究了厚度为5 mm和8 mm的三维中空织物ZK5和ZK8铺层顺序对复合材料压缩强度的影响,并从树脂含量、织物厚度匹配性角度进行分析。结果表明,随树脂含量增加,三维中空夹层复合材料的压缩强度明显提高;双夹层三维中空夹层复合材料中,下层的树脂含量明显高于上层;ZK5和ZK8织物铺层顺序对双夹层中空复合材料的压缩强度影响较大,其中将ZK8置于ZK5下层时复合材料的压缩强度为ZK8置于ZK5上层时的1.7倍,即在三维中空夹层复合材料总厚度不变的情况下,将高厚度中空织物置于下层的结构明显优于将其置于上层的结构。通过这一概念可以在保证三维中空夹层复合材料整体厚度尺寸不变、质量不增加的条件下通过铺层结构的匹配设计,最大限度地提高复合材料的力学性能。     

固化压力对PMI泡沫/高温固化环氧碳纤维夹层复合材料胶接性能影响的研究

针对PMI泡沫/环氧碳纤维夹层结构复合材料的热压罐胶接成型工艺,系统研究了不同密度的PMI泡沫在0.2 MPa与0.3 MPa下的热稳定性能、蠕变性能。同时分别考察了不同厚度、不同处理条件的PMI泡沫在热压罐中的压缩变形情况,总结了压力对泡沫的尺寸稳定性的影响规律。通过研究PMI泡沫/环氧碳纤维夹层结构复合材料的力学性能,比较了不同固化压力下PMI泡沫与碳纤维面板胶接质量。结果表明,密度大的泡沫的抗蠕变性能好。泡沫的高温蠕变性能受压力影响敏感,随着压力增大,变形量迅速增大。经130℃热处理2 h后PMI泡沫的抗蠕变性有所提高。采用0.2 MPa与0.3 MPa胶接的PMI泡沫/高温固化环氧碳纤维阶层结构的抗滚筒剥离强度差别较大。抗剪切强度、抗平面拉伸强度及抗弯曲强度无明显差别。     

玻纤增强聚酰胺6/蒙脱土复合材料的制备及其力学性能研究

通过螺杆挤出法制备了玻璃纤维增强聚酰胺6/蒙脱土复合材料,利用电子万能试验机对复合材料的力学性能进行了测量,并对实验结果进行了分析。结果表明,随着玻璃纤维含量的增加,聚酰胺6/蒙脱土/玻璃纤维复合材料的拉伸强度和冲击强度相应地增大,且长度为12mm的玻璃纤维增强的复合材料比6mm玻璃纤维增强的复合材料高;当玻璃纤维含量为10%(质量分数,下同)时,12mm玻璃纤维增强的复合材料的拉伸强度和冲击强度分别比聚酰胺6/蒙脱土复合材料提高了17.4%和84.1%。     

碳纤维／玻璃纤维混杂复合材料性能研究

以玻璃纤维毡和玻璃纤维布为夹芯材料、碳纤维为表层材料，制备了混杂纤维增强复合材料，测试了在不同碳纤维含量和不同碳纤维辅层方向时增强复合材料的纵向拉伸强度 和冲击强度等力学性能。结果表明：该杂方式经济且有效。     

长玻璃纤维增强尼龙6复合材料力学性能的研究

研究以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)为界面相容剂的长玻璃纤维增强尼龙6(LGF/PA 6)复合材料的力学性能,并与短玻璃纤维增强尼龙6(SGF/PA 6)复合材料的力学性能进行对比。结果表明:LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均随着玻璃纤维含量的增加呈直线上升趋势,玻璃纤维质量分数达到40%时,增强效果十分显著;在添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量低于SGF/PA 6复合材料;2种复合材料的冲击强度均随着玻璃纤维含量的增加呈非线性增加,当添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的冲击强度高于SGF/PA 6复合材料;两种界面相容剂均改善了玻璃纤维与PA 6的界面性能,显著提高了复合材料的冲击强度,其中添加PP-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的冲击强度的提高高于添加POE-g-MAH的,但拉伸强度和弯曲强度均有不同程度降低,其中添加POE-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量下降得较为明显。     

固化压力对夹层结构力学性能的影响

通过测试不同固化压力下的Nomex蜂窝夹层结构的力学性能，讨论了固化压力对蜂窝夹层结构性能的影响。结果表明，在固化压力0．2－0．5MPa下，夹层结构的平拉强度、平压强度、剪切强度无明显变化，而侧压强度与弯曲刚度则随压力的增大而发生明显的变化。     

中温固化阻燃环氧结构胶的研究

研究了用于蜂窝夹层结构粘接的阻燃结构胶膜的制备与蜂窝粘接性能。在增韧改性的环氧树脂基体中添加微胶囊包覆的红磷和无机阻燃剂ATH,制备出一种增韧阻燃环氧胶黏剂。考察了阻燃剂、增韧剂对其阻燃性能和力学性能的影响。分析了不同配方固化时胶瘤形成在蜂窝夹层结构粘接的剥离和平面拉伸性能。结果表明在微胶囊包覆红磷2%和无机阻燃剂ATH8%时胶膜具有良好的滚筒剥离强度和平面拉伸强度。     

玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以环氧树脂作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响.结果表明:加入环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;随着玻纤质量分数的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均逐渐增加;玻纤质量分数为30%时,GF/ABS/环氧树脂复合材料的拉伸强度比未改性的复合材料的拉伸强度提高了30%,弯曲强度提高了25%,冲击强度也提高了50%.