风机叶片用±45°双轴向玻璃纤维经编织物性能研究

选用不同的织物结构设计和不同的纱线材质,制备了3种不同的±45°双轴向玻璃纤维经编织物,研究了0°和90°的添加和纱线材质对织物的树脂渗透率和纤维增强树脂基复合材料的力学性能的影响。研究结果表明:0°和90°纱线的添加对±45°双轴向玻璃纤维经编织物的树脂浸透率和0°方向的拉伸强度、模量起到积极的作用,但是对±45°方向和0°、90°方向的面内剪切性能产生的一定的减弱效应。从不同材质的0°和90°纱线角度出发,混杂纱线较玻璃纤维纱线对树脂浸透率的提升效果更佳,但面内剪切性能较玻璃纤维纱线稍差。为开发具备快速浸透和性能优异的±45°双轴向玻璃纤维经编织物提供了一定的思路,在风电叶片行业中具有广泛的工程应用价值。     

双轴经编织物膜材刺破性能数值模型研究

刺入破坏是经编织物类膜材破坏失效的基本形式之一,膜材自身的刺破力学性能对膜结构安全至关重要。本文针对双轴经编织物类膜材PVDF 8028进行双向限制下的刺破仿真,应用ABAQUS软件建立考虑纱线与基体细观结构的刺破数值模型。通过设置方锥与片状刺具两种刺具形态,在细观层面分析经编织物在不同刺具下的刺破形态特征,系统考察入刺水平转角以及入刺角度对膜材刺破性能的影响规律,另外构建类四棱锥刺入理论模型并通过理论校核证实了数值模型的准确性与可行性。研究结果表明:随着方锥刺具入刺水平转角增加,膜材刺破强度呈现下降趋势,当水平转角由0°增加至90°,刺破强度降低达39.39%;随着片状刺具刺入角度的增加,刺破强度呈现先增大后减小的趋势,峰值刺破力随刺破角度增加呈现倒"V"形的变化特征。所得结论可为膜材料的损伤分析及膜结构的安全性评估提供有益参考。     

捆绑纱对预定向经编织物性能的影响

通过用玻璃纤维／涤纶捆绑纱及不同经编组织结构,研究捆绑纱对预定向经编织物性能的影响。结果表明,玻纤可用于捆绑纱组织中,其编织后强度比涤纶纱高33．3％。玻纤捆绑纱可改善树脂对织物的浸渍性,降低最终复合材料的孔隙率,提高复合材料的拉伸和剪切等力学性能。不同的捆绑纱组织结构对复合材料的力学性能影响显著,玻纤做捆绑纱时,经平组织比编链组织复合材料的经向拉伸强度高7．97％,弯曲强度高约5％。     

经编织物膜材双轴撕裂力学性能试验与数值研究

在实际工程中,织物膜材料双轴撕裂损伤是膜结构破坏的关键诱因,其撕裂力学性能对于膜结构安全至关重要。本文采用试验与数值分析相结合的方法研究经编类织物复合膜材的双轴撕裂力学行为,应用ABAQUS软件建立考虑纱线及基体细观结构的双轴撕裂数值模型,进行了多应力比状态下膜材撕裂破坏过程分析,获得了膜材的撕裂强度和破坏模式特征,探讨分析了应力比状态对膜材撕裂力学性能的影响规律。结果表明:应力比状态的改变显著影响膜材的撕裂破坏模式、应力状态及撕裂强度;依据切缝角度及应力比的不同,可形成一、十及Z字形三类典型裂口。在临界应力状态下,经纬向应力比差值越大,裂缝尖端处应力集中现象越明显;由于经纬向纱线间承载的协调作用,45°切缝撕裂强度的最大值出现于应力比为1∶1时。     

经编织物预型件的研究进展

经编增强织物复合材料大多具有三维立体结构、良好的准各向同性,受到了复合材料专家的高度重视。经编织物预型件的制备和研究是轻质高强复合材料的热点,与普通织物预型件相比,经编预定向织物赋予了复合材料更优异的力学性质,可以制备无屈曲织物预型件而使其原料适应性更加广泛,为复合材料提供了更广阔的应用空间。概述了经编织物预型件的制备方法、结构和性能,并展望了经编增强织物预型件的研究前景。     

双轴向经编针织复合材料的冲击压缩性能

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对双轴向经编针织(BWK)复合材料在面外、面内共三个方向进行了高应变率压缩试验,并在MTS材料试验机上进行了准静态压缩试验。计算并提取各应变率下的应力-应变曲线,观察各应变率下材料的破坏形态特征。结果表明,双轴向经编针织(BWK)复合材料具有应变率敏感性和各向异性,在面外压缩中其破坏形态主要是剪切破坏,在面内压缩中准静态下为剪切破坏,在高应变率下为分层破坏。     

VARTM用乙烯基树脂体系流变性能研究

通过测试凝胶时间与温度的关系,得到乙烯基树脂的表观活化能并进行了分析。在粘度实验的基础上,依据双阿累尼乌斯方程建立了与之相吻合的流变模型。结果表明:乙烯基树脂的凝胶时间随温度升高而缩短,其表观活化能仅有3.04 kJ/mol。乙烯基树脂低粘度状态持续时间>30 min,符合树脂传递模塑成型工艺(VAR-TM)对树脂低粘度的要求。最终建立的粘度模型,可有效预测和模拟树脂体系在不同工艺条件下的粘度行为。     

经编织物Telon染料染色工艺参数研究

通过对Telon染料染色经编织物的系统研究,获得了染料的选择、助剂用量、始染温度、pH值、升温速率以及最高染色温度的保温时间等最佳染色工艺参数。     

平纹编织复合材料层板高速冲击损伤机理研究

根据碳纤维平纹编织复合材料层板在高速冲击下的断裂形貌特征,基于能量守恒原理构建层板的能量解析模型。模型考虑弹体动能被层合板的剪切破坏、拉伸断裂、压缩变形、分层损伤以及冲击区运动等损伤模式吸收,最终得到常微分形式的能量平衡方程。方程的几何参数中剪切充塞孔深度由试验弹道极限速度及理论求解得到,裂纹长度和分层损伤区域通过弹道冲击试验测量获得。在验证模型准确性的基础上,研究表明层合板在中速冲击时纤维拉伸断裂损伤吸收最多的能量,而高速冲击时压缩变形成为主要的吸能方式。在整个冲击过程中,较大的分层损伤区域使得基体的能量吸收作用不可忽视。层合板在平头弹冲击下与圆头弹相比吸收了更多的能量。     

风电叶片多轴向经编织物建模方式研究

本文针对风电叶片常用的多轴向经编织物的建模方式进行研究,主要通过计算纤维失效进行分析验证。因此本文首先探讨了复合材料的多个纤维失效准则,并对其优缺点作出对比,选取Puck准则进行下一步分析。接着对Puck准则进行了详细描述。最后研究了多轴向经编织物采用多层单轴向经编织物分层建模和通过合理等效简化成一层单轴织物建模,两者建模方式及纤维失效结果的差异,证明两种建模方式均是可行的,采用简化建模更能减少工作量。     

经编短切毡型双轴向设备的创新与应用

通过分析传统经编短切毡型双轴向设备生产过程中存在的坯布单位面积质量误差较大,坯布针孔大,坯布不美观,玻纤织物编织工艺单一,送经张力不稳定,复合针使用成本高等问题。研究设备对应存在的问题,并针对问题进行设备创新改造。     

VARTM制备玻纤布/环氧板材及其力学性能研究

采用VARTM工艺制备玻纤布/环氧板并测试其力学性能和Tg。结果显示:在板厚相同时,随玻纤布铺层数递增,2层、3层和4层单/双环氧浸渍板的拉伸/弯曲强度和模量呈增大趋势,断裂应变值变化不明显。DSC差热测试表明浸渍板的Tg高低与固化工艺有关。     

玻纤捆绑纱双轴向经编碳纤维增强复合材料拉伸性能的研究

为了探讨玻璃纤维捆绑纱对复合材料拉伸性能的影响,对使用高性能玻璃纤维作为捆绑纱的双轴向碳纤维织物以及复合材料进行了拉伸性能测试,分析了材料的破坏模式以及影响因素。结果表明,使用玻纤捆绑纱并未提高增强织物的经向和45°的拉伸强度;玻纤捆绑纱可改善树脂浸渍,减少捆绑纱附近的应力集中,增强碳纤维层间的结合,大大提高碳纤维断裂同时性,从而提高其拉伸性能。捆绑纱相同时,经平组织试样经向强度优于编链组织,凸显了玻纤纱的优势,材料的拉伸性能更好。     

双轴向经编和三维正交机织增强复合材料拉伸性能实验研究

为对比双轴向经编和三维正交机织玻纤复合材料沿0°和90°方向拉伸性能,分别以0°/90°双轴向经编织物和三维正交机织物为增强体,E-2511-1A环氧树脂/2511-1BT固化剂为基体,通过VARTM成型,测试试样沿0°和90°拉伸性能。结果表明,该双轴向经编复合材料仅在0°方向拉伸强度和当量强度略高,弹性模量和当量模量均弱于三维正交机织复合材料,这与增强体纱线线密度和织造密度紧密相关。复合材料拉伸断裂截面显示,三维正交机织物内Z纱有效改善了双轴向经编复合材料易拉伸分层失效和断裂截面处纤维抽拔、脱粘等问题。     

纤维环向缠绕复合材料气瓶冲击阻抗性能研究

新能源汽车用复合材料气瓶采用复合材料/金属混杂结构,其冲击损伤特性与采用纯复合材料结构有很大的不同,本文结合复合材料气瓶和试板模拟试验,采用冲击能量吸收率、分层损伤扩展阻力、剩余强度比衰减指数等参数作为其冲击阻抗性能的评价指标。采用不同的支撑夹具对玻纤/环氧单向板进行落球冲击试验,以模拟复合材料气瓶的不同材质内胆对纤维缠绕层冲击损伤的影响。研究发现,在一定冲击能量作用下,改变复合材料/金属混杂结构的形式能使其冲击能量吸收率发生变化,并可提高层合板的冲击损伤临界值,即提高其冲击承载能力;冲击能量吸收率越高分层损伤扩展阻力越小,且含冲击损伤层合板的剩余强度衰减越快。因此在设计复合材料气瓶时,需要考虑复合材料/金属混杂结构对分层损伤扩展阻力和冲击能量吸收率的影响。     

不同纤维增强的复合材料层板低速冲击损伤研究

采用落锤法,对增强相为碳纤维和碳纤维/玻璃纤维混杂的复合材料层板分别进行了冲击试验。采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料板冲击损伤处的表面状态,采用超声扫描分析了内部的损伤情况,测试复合材料层板冲击后的力学性能,对比两种复合材料层板的损伤情况。试验结果表明,复合材料受到冲击损伤时,冲击能量首先被树脂基体吸收形成孔洞缺陷,然后冲击能量被纤维吸收,纤维束断裂,最后复合材料内部出现小面积分层缺陷。以试验参数为基础,对层板进行了有限元仿真,计算了贯穿破坏的层板的强度保留率。最终结果表明,碳纤维/玻璃纤维正交铺层结构板的性能优于碳纤维正交铺层结构板。     

VARTM工艺用乙烯基酯树脂基体配方及性能研究

以溴化改性乙烯基酯树脂、氨基甲酸酯改性乙烯基酯树脂为混合基体,以E-玻璃纤维(GF)为增强材料,通过真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备乙烯基酯树脂/GF复合材料,对其力学性能和阻燃性能进行了研究.结果表明,在两种树脂质量比为1:1时该复合材料的拉伸强度与弯曲强度达到最大值,且综合性能最优.氧指数随溴化改性乙烯基...     

新型双轴组合桨搅拌性能研究

根据聚合反应的特定工艺过程要求,提出了一种新型组合桨,并设计实验对其混合性能进行研究,与常规桨型进行对比。结果表明,该桨在高黏度流体内,混合时间、排液量、混合效率等方面较常规桨型好,不但能在较短的时间内实现全罐的均匀混合,而且还具有节能降耗的优点。此外,还采用PIV系统对其流场的速度分布进行测试,总结得出其在不同转速比下的流场分布规律,从而为今后该新型组合桨的应用和放大奠定了坚实的实验基础。     

不同编织形式经编织物树脂渗透性及力学性能的研究

分析了衬纱角度不同和织物中添加玻璃纤维网格布的两种不同编织形式,对树脂在单轴向经编织物中流动速度的影响因素,同时对单轴向经编织物层压板的力学性能进行研究。利用真空辅助成型技术工艺(VARI),对单轴向经编织物进行树脂流动速度测试,通过树脂渗透的时间-距离曲线,来表征树脂在织物中流动的速度,从而分析影响树脂渗透性的因素;并选取其中三种单轴向经编织物的层压板测试拉伸和压缩性能,来分析编织形式对力学性能的影响。结果表明:衬纱角度不同和是否在织物中添加玻璃纤维网格布对树脂流动速度有明显的影响,衬纱角度为90°经编织物的树脂流动速度大于衬纱角度为±45°的经编织物,添加玻璃纤维网格布有利于树脂在单轴向经编织物中流动;衬纱角度为90°的单轴向经编织物拉伸性能最好,衬纱角度±45°的单轴向经编织物压缩性能最好;添加网格布对单轴向经编织物拉伸性能没有影响,不添加网格布的单轴向经编织物的压缩性能较好。     

纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的弯曲性能研究

本文主要对高性能纤维的纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的弯曲性能进行研究分析.本文所用的增强纤维为玻璃纤维和高强聚乙烯纤维两种,增强织物包括玻璃纤维织物、高强聚乙烯纤维织物及玻璃纤维/聚乙烯纤维层间混合织物三种,基体为乙烯基酯树脂,文中着重对几种复合材料的弯曲性能进行测试和分析比较.分析结果表明,该类复合材料有很好的弯曲性能,含有玻璃纤维的横向弯曲破坏有其特点,玻璃纤维为脆性破坏,而聚乙烯纤维表现为屈曲破坏.