轴流透平级优化设计方法的理论研究

本文在分别研究轴流途平级设计中各个环节优化设计方法的基础上,提出了一个轴流透平级优化设计的方法,并给出了研制化透平级的技术路线。其中主要优化设计环节如：透平级子午通道形状以及叶片几何参数的最优选择;叶片扭曲规律的最优选择;叶型表面最优流速分布的理论计算方法;叶栅璧面边界层以及叶栅损失的理论计算法;由背弧最优流优流速分布以及叶型截面厚度分布求叶型的计算方法;给定叶栅壁面流速分布求叶型坐标的理论计算方法。     

织物增强复合材料弹性常数的有限元法预测

根据织物增强复合材料的几何特征参数,采用三维卷曲模型建立了不同机织方式的织物增强复合材料代表性体积单元的几何模型;基于复合材料宏观有效模量的定义,对细观模型施加6组独立的均匀应变边界条件,建立相应的有限元模型,分析得到相应的细观应力场结果,再计算出织物增强复合材料的工程弹性常数。结果表明:有限元预测的结果与试验结果值吻合较好,验证了预测方法的有效性。     

三维编织C/SiC复合材料弹性常数预报

基于纤维倾角模型 ,根据层合板理论推导出其弹性常数计算公式。三维编织C/SiC复合材料不同于树脂基复合材料 ,一是纤维模量低于基体模量 ,二是碳纤维在高温沉积热解碳和碳化硅后模量有较大幅度的下降 ,还有较多的空洞存在。考虑到这些因素对三维编织C/SiC复合材料弹性性能的影响 ,编制了相应的C语言计算程序 ,预报了三维编织C/SiC复合材料的纵向弹性性能 ,对程序计算结果进行了分析讨论。另外 ,通过力学实验来验证了理论分析的可靠性。     

机织复合材料各向异性超弹性本构模型

基于纤维增强连续介质力学理论,提出一种超弹性本构模型来描述机织复合材料织物在成形过程中由于大变形所引起的非线性各向异性力学行为。在这一模型中,应变能函数被分解成两部分:一部分代表由于经纱和纬纱各自拉伸所产生的拉伸应变能;另一部分代表由于经纱和纬纱之间角度变化而产生的剪切应变能。本构模型中所需的材料参数通过对机织复合材料织物的单向拉伸以及偏拉试验数据的分析与拟合来求得。利用对一平纹机织复合材料的单曲率半球形冲压成形试验进行有限元模拟来验证模型。模拟结果与试验结果对比表明所提出的超弹性本构模型能够很好地表征机织复合材料在大变形下的非线性各向异性力学行为。这一本构模型具有简单实用、材料参数容易确定的优点。该模型对于机织复合材料成形的数值模拟与成形工艺优化设计有着重要的意义。     

FDM用短切玻璃纤维增强复合材料改性研究

实验对短切玻璃纤维增强ABS复合材料进行了一系列的改性研究。使其不仅强度、硬度方面都高于纯ABS,而且显著降低ABS的收缩率,减小制品的形变。并通过适量加入增韧剂和增容剂,使挤出的复合材料丝的韧性及力学性能均有较大的提高。用改性的短切纤维增强ABS作为原料,在多功能快速成形机上制备出了试样,测定其力学性能,与不含玻璃纤维的ABS制成的试样作比较,从宏观和微观方面对其改性效果进行了评判。从而制备出适于FDM成形用的短切玻璃纤维增强复合材料。     

基于均匀化方法的三维正交机织复合材料弹性性能预测

根据三维正交机织复合材料中纤维束的空间几何特征,提出了改进的单胞模型,此模型包含经纬纱正交单胞、接结经单胞与接触单胞3种结构。考虑到各个单胞中的纤维束空间结构与变形特点,对纤维束截面尤其是对挤压处的纤维束进行了合理等效,以达到模型通用和简化计算目的。基于均匀化方法分别求得各单胞弹性常数,进一步运用刚度平均化方法获得三维机织复合材料的工程弹性常数。数值结果与实验结果对比表明新建模型的预测精度较好,且相同纤维体积含量情况下,横向弹性模量随机织角的逐渐增大而增大但纵向弹性模量减小。     

三向正交C/C复合材料弹性性能预测与分析

根据三向正交C/C复合材料的细观结构,建立典型单胞模型,运用均匀化法预测了材料的9个工程弹性常数,与试验值误差较小。采用预测的弹性常数对三向正交C/C复合材料开孔板的拉伸力学行为进行有限元模拟,得到的孔边应变与试验值吻合。讨论了该材料偏轴向弹性性能,分析了组分性能对材料弹性性能的影响。材料主方向拉伸模量主要由纤维控制,剪切模量由基体控制,当偏轴角为45°时,面内剪切模量转为纤维控制。     

短玻纤填充PTFE复合材料磨损性能研究

用机械共混、冷压成型和烧结的方法制备了不同质量分数(10％～40％)的短玻纤填充PTFE复合材料样品。用MM-200型磨损试验机评价了不同样品在于摩擦定载荷条件下的磨损性能；用扫描电子显微镜(SEM)对试样的磨损表面进行了观察分析。结果表明：在所采用的实验条件下，随短玻纤含量的增加，抗磨损性能先增大后减小，在含量为30％取得最佳抗磨损性能。     

玻璃纤维增强不饱和聚酯基复合材料的力学性能

采用质量分数为20%的连续玻璃纤维和质量分数为10%的短切玻璃纤维以模压工艺制备不饱和聚酯基复合材料,研究了纤维类型对复合材料模压工艺以及力学性能的影响,并与质量分数为30%连续纤维增强的不饱和聚酯基复合材料进行了对比。结果表明:与连续纤维增强不饱和聚酯基复合材料相比,连续纤维与短切纤维混合增强复合材料的拉伸性能和弯曲性能略有下降,但模压工艺性能和压缩性能有所提高,纤维在基体中分布较为均匀,纤维相互交叉,散乱分布。     

短碳纤维增强铜基复合材料制备新工艺

开发了一种对短碳纤维直接电镀铜的新方法,并将得到的镀铜短碳纤维直接进行冷压烧结制备铜基复合材料,对镀铜碳纤维和复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明：电镀得到的电沉积物呈疏松多孔状,且镀层均匀可控;在铜基复合材料中,碳纤维分布均匀,界面结合良好;随着碳纤维含量的增加,复合材料的抗弯强度、硬度也随之增加,但电导率、热导率有所降低;复压复烧工艺能显著提高复合材料的强度;在电镀工艺为3．0A／dm^2、60min时,制得的复合材料中碳纤维体积分数为17．9％,综合性能较佳,抗弯强度为282．1MPa,硬度为96．5HV,电导率为24．5m／（Ωmm^2）,热导率为193．2W／（mK）,经复压复烧后抗弯强度、硬度分别达到327．6MPa,119HV。     

芳纶-玻纤混杂纤维增强橡胶基密封复合材料制备工艺研究

介绍了芳纶-玻纤混杂纤维增强橡胶基密封复合材料(NAFC)的压延成张工艺,分析了影响材料性能的制备工艺参数,如拌料顺序、拌料时间、辊筒线速比、硫化时间等。并以板材的横向抗拉强度为指标通过试验对关键工艺参数进行了优选。优选得到的最佳工艺条件为,投料顺序:将橡胶液、填料预混后,然后加入预混后的芳纶、玻纤、海泡石;拌料时间:12~16min;辊筒线速比:1.04~1.06;硫化时间:30min。对采用优选工艺制备得到的混杂纤维增强NAFC材料的性能测试结果表明该材料具有较高的强度、优良的耐热性和耐介质性能,可在工程实践中替代石棉橡胶板使用。     

陶瓷共晶棒体的有效弹性常数及其尺度效应

基于含界面相复合材料的柔度张量预报公式,根据陶瓷共晶棒体的微观结构特点,利用各类简单载荷作用下的等效条件,研究陶瓷共晶棒体的有效弹性常数及其尺度效应。结果表明,杨氏模量和剪变模量随纤维夹杂直径的增大而减小,泊松比随纤维夹杂直径的增大而增大。     

一种短切碳纤维增强塑料强度的预测方法

高性能纤维增强的先进复合材料中,短切碳纤维增强塑料因在性能上的多面性及较低的制作成本而极具吸引力.综合前人的研究成果推导了短纤维增强复合材料的强度混合法则公式,并用纤维长度效应来修正短纤维复合材料中的轴向应力分布的不均匀性,建立模型来正确估计各种参数对强度的影响规律.以短切碳纤维增强PTFE复合材料为例说明强度预测的正确性,为新材料的应用及新型结构的设计提供了依据.     

玻纤增强改性酚醛树脂复合材料在水润滑轴承上的应用研究

以腰果壳油、聚砜为改性剂对酚醛树脂进行增强改性,将改性后的酚醛树脂通过湿缠绕方法和玻璃纤维粘合,制成了水润滑轴承外壳,并研究了玻璃纤维含量对水润滑轴承外壳压缩强度的影响。结果表明,玻璃纤维含量为45%时,制成的水润滑轴承外壳具有良好的拉伸强度、压缩强度和冲击强度,吸水膨胀极小,可用于水润滑轴承,是优良的水润滑轴承黄铜外壳替代材料。     

CNG-2型气瓶用玻璃纤维增强材料耐腐蚀性能分析

为了了解车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶(CNG-2型气瓶)所用玻璃纤维的耐腐蚀性能,测试和比较了两种常用的玻璃纤维E-CR玻璃纤维和E-玻璃纤维的成分、物理性能、耐酸性、应力腐蚀性能等。通过干纱失重试验、应力腐蚀试验及酸腐蚀试验等研究可知,对于CNG-2型气瓶来说,E-CR玻璃纤维比选择E-玻璃纤维拥有更高强度和耐腐蚀性能,因此,选择E-CR玻璃纤维对气瓶的安全性能提高具有更可靠的保证。     

环氧树脂对玻纤增强尼龙6力学性能的影响

本文对玻纤增强尼龙6复合材料(GFPA)的力学性能进行研究,结果表明随着玻纤含量的增加,玻纤增强尼龙6复合材料的各项力学性能逐渐提高。同时得出加入少量环氧树脂可明显提高GFPA的力学性能,通过对拉伸测试断口分析得出这主要是由于环氧树脂的加入提高了GF与PA6的粘接强度。     

[工程应用]纤维增强树脂基复合材料增材制造技术与装备研究

在综述纤维增强树脂基复合材料增材制造技术的国内外研究现状基础上,分析了短纤维、长纤维、连续纤维增强树脂基复合材料的成形方法、工艺及性能。针对高性能的连续纤维增强树脂基复合材料的增材制造成形,研究了连续纤维增材制造成形机理及工艺,揭示了其成形性能的影响规律。指出了纤维增强树脂基复合材料增材制造技术与装备的未来发展趋势：亟需开展纤维增强复合材料的增材制造成形机理、成形工艺及装备研究,更好地推进纤维增强树脂基复合材料的广泛应用。