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。     

三维织物厚度方向渗透率研究

复合材料的液体成型特点是树脂需在复杂结构纤维预制体中流经较长的距离,故探讨树脂在纤维织物中的流动行为尤为重要。研究了三维织物厚度、纤维细度以及纤维体积分数对类树脂液体在厚度方向渗透行为的影响,并分析了相关的流动行为规律。研究结果表明:当织物厚度较小时,树脂的渗透率随织物厚度增加而迅速下降;当织物厚度达到阈值时,渗透率因织物中孔隙减少而趋于定值。当织物的纱线细度降低时,纤维束间孔隙增大,使纤维束形状和结构发生改变,故渗透率增大;当织物厚度方向的压缩量增加时,纤维束间孔隙减少,孔隙形状趋于扁平,流动通道减少,故渗透率降低。     

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。     

双轴向经编针织复合材料的弹道侵彻破坏

通过真空辅助树脂传递模压法（VARTM）制造双轴向经编针织复合材料。在350～750m/s冲击速度范围内对复合材料作弹道冲击测试,得到弹体的入射速度、剩余速度及动能损失,弹体的剩余速度与入射速发近似满足线性关系,动能损失随弹速的增加呈现先上升后下降的状态。考察复合材料靶体的弹道侵彻破坏损伤形态,发现复合材料受弹面的破坏区域较子弹出射面的破坏区域小且破坏形态不同,由此揭示双轴向经编针织复合材料的弹道侵彻破坏模式与机理。     

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。     

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。     

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。     

表面涂层对经编间隔织物静态缓冲性能的影响

采用干法涂层工艺制备了水性聚氨酯涂层间隔织物,并对其进行了静态压缩和透气性能测试,探讨水性聚氨酯涂层对静态缓冲性能的影响,试验结果表明:在不破坏材料透气性能的情况下,树脂涂层的加入使得材料压缩载荷—位移曲线的斜率增大,承载能力得到大幅提高,弹性模量有所提高,缓冲系数降低,缓冲效率提高。     

涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材粘弹性本构关系

对涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材开展蠕变和应力松弛试验,探究拉伸速率和初始应力水平对材料粘弹性行为的作用规律,得到了松弛模量和蠕变柔量并绘制了其随时间变化的曲线。试验结果表明:涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材存在典型的粘弹性行为;膜材在试验时长内已达到稳态松弛阶段;应力水平对PVC膜材的静态粘弹性有显著影响,尤其是蠕变现象随着初始应力水平的增大而出现堆积,而拉伸速率对试样的应力松弛行为起一定作用,但并不明显。通过比较可知,运用金属材料的时效蠕变与时效应力松弛关系原理推导的涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材的蠕变和应力松弛长期转化关系式与试验结果存在偏差。     

非弯折织物渗透率的数值预测

采用多孔介质模型替代纤维束区域的方法,数值计算预制件单胞模型的渗透率。平行和垂直方向纤维束分别用平行和垂直多孔介质区域替代,多孔介质阻力系数由最小二乘法拟合得出。首先验证了四方排列平行及垂直方向纤维单胞模型流场计算方法的可靠性;其次验证了纤维单胞多孔介质模型的可靠性;然后通过预制件单胞模型的研究,发现考虑束内渗透率的误差远小于不考虑束内的误差,说明考虑束内流动对准确模拟渗透率是有必要的;最后研究了预制件结构参数对渗透率和孔隙率的影响。纤维束宽度增大,预制件渗透率减小,孔隙率减小。纤维束高度增大,预制件渗透率增大,孔隙率不变。纤维束间距增大,预制件渗透率增大,孔隙率增大。     

风电用多轴向经编织物的结构设计

多轴向经编技术是一种新型的多头衬纬编织技术,该技术生产的多轴向经编织物具有尺寸稳定、延伸率小等特点,在产业用领域已受到广泛的重视。本文介绍了多轴向经编织物的结构与性能以及纱层方向的表示方法,从风力发电机叶片结构、多轴向经编织物材料、叶片受力分析、制造工艺方面详细介绍了多轴向经编织物在风力发电机叶片中的应用,以双斜向经编织物为例,采用WKCAD设计仿真并分析。     

复合材料用经编织物的研制与应用

本文重点介绍了复合材料用经编织物的研制过程和一些应用情况。     

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.     

双轴向疲劳试件的稳定性分析

在双轴向疲劳试验中,试件有失稳的可能.本文采用能量准则分析了十字形板试件的屈曲现象,并根据表征临界状态时系统总势能的二阶变分为零的条件,推得结构的特征值.在有限元分析中采用了ASKA程序,应用完全协调的TRIB3三角形板弯元对试件进行了总体稳定性的计算,得到了双轴向疲劳试件的临界载荷.计算结果和实验情况基本相符,表明采用有限元法进行稳定性分析其结果是可靠的.     

组织结构对三维机织物的吸水导湿性能影响

以差动毛细效应为基础,细旦丙纶和黏胶长丝为原料,设计织造了正交结构、角联锁结构和多层接结结构的三维机织物,并对各织物的吸水导湿性能进行测试分析。结果表明:正交结构三维机织物的吸水导湿性能最优。     

单胞法预测玻璃纤维平纹织物的渗透率

运用树脂在纤维束内和纤维束间的耦合流动模型,结合Darcy定律,建立平纹织物的单胞模型,模拟预测单胞Z方向的渗透率,并通过改变单胞厚度尺寸参数研究纤维体积分数与渗透率的关系。结果表明:单胞的渗透率随着纤维体积分数的增加而减小,模拟结果与Kozeny-Carman方程对比,二者偏差很小,且在纤维体积分数52.5%处重合,表明该计算方案是合理的。     

织物经纬向对硅橡胶制品成型工艺及力学性能的影响

对比涤纶针织布、涤纶网眼布、玻璃纤维布3种织物及其与硅橡胶复合材料的经纬向性能,分析织物经纬向对硅橡胶制品成型工艺和力学性能的影响。结果表明：3种织物的纬向拉断伸长率均大于经向拉断伸长率;织物/硅橡胶复合材料的力学性能主要由织物提供,纬向拉断伸长率大于经向拉断伸长率,在小变形时经向拉伸力大于纬向拉伸力;加入织物的复合材料的收缩率显著降低,纬向收缩率大于经向收缩率;利用涤纶针织布纬向的大变形,可实现异形制品表面织物无搭接成型;利用织物纬向变形可解决玻璃纤维布/硅橡胶制品长度方向易弯折的问题;增加织物后中空P形结构硅橡胶制品的经向压缩力大于纬向压缩力。在硅橡胶制品结构、模具和工艺设计时,为保证制品的质量一致性,应充分考虑织物经纬向。     

纤维束及非弯折织物渗透率预测公式的研究

根据数值模拟结果,对Gebart公式进行了修正,研究了NCF单胞渗透率与结构参数的关系,得到了NCF单胞渗透率预测公式。对于纤维束,平行方向的数值结果及修正公式在较高孔隙率下比Gebart公式更接近于实验结果;对NCF单胞模型渗透率计算,与实验结果误差为5%;对5种纤维束孔隙率的NCF单胞分别进行正交试验,得到渗透率的数值结果,拟合出了预测公式;NCF渗透率预测公式结果与数值结果对四方和六方排列的平均误差为4.60%和4.57%,说明了预测公式的准确性。     

岩芯渗透率对酸液配方的影响

HSS油田属于裂缝性低渗、特低渗油藏,该油田已开发30年,存在地层水结垢、原油结蜡、胶质沥青质沉淀析出、粘土矿物敏感性损害、孔隙壁面微粒运移、固相颗粒侵入等,针对特征研究形成目前常用的酸化方法及配方,HF缓速酸固体硝酸体系配方、高分子聚合物氧化降解TYH-2氧化解堵配方。     

储层渗透率对天然气开采的影响

为全面了解储层渗透率对天然气开采的影响,以我国某天然气气田为例,首先对该气田的基本情况进行简单介绍,根据国内外研究现状,对天然气储层的渗流机理进行分析,在此基础上,开展了储层渗透率对天然气开采的影响研究。研究表明：在进行天然气资源开发作业的过程中,稳产时间与采收率都与储层的渗透率呈现正比例关系,随着储层渗透率的逐渐提升,天然气开发的稳产时间将逐渐增加,能源的采收率也将逐渐提升,对于气田采收率的增值而言,与储层的渗透率之间将会成反比例关系,随着储层渗透率的逐渐提升,气田采收率的增值将逐渐减小,在储层渗透率相对较低时,渗透率对天然气开采的影响相对较大,在储层渗透率相对较高时,渗透率将对天然气开发产生严重影响。