双向受载裂纹板的复合材料补片胶接修补

建立和验证了碳纤维/环氧复合材料补片单面胶接修补双向受载的裂纹板的3D有限元模型,探讨了补片材料、铺层顺序、补片长度及双向载荷比等对裂纹应力集中强度因子的影响规律.结果表明,单面贴补的复合材料补片能有效地降低裂纹铝板的裂纹尖端的应力强度因子,同时胶接的复合材料补片使裂纹铝板的垂直裂纹方向的载荷和平行裂纹板方向的载荷发生偶合作用,应根据裂纹铝板的不同载荷情况,选择不同的补片进行修补.     

复合材料补片胶接补强铝合金板残余热应力研究

复合材料补片胶接技术是一种有效修复飞机受损铝合金构件的低成本方法。补片与铝合金材料热膨胀系数的显著差异，会在构件中引入残余热应力，对构件性能造成不利影响。文中采用单向碳/环氧复合材料补片对航空铝合金LY12CZ薄板进行单面补强，并通过确定应力释放温度测量了铝板及补片上的残余热应变。结果表明，对完好铝板而言，铝板和补片的残余热应变可分别达到－488 με和285 με；对于含中心裂纹铝板而言，裂纹长度对于残余热应变的影响较小。采用经典层合板理论和双金属片模型分别预测了复合材料补片及铝合金板在胶接面上的残余热应力。经典层合板理论对补片和完好铝板残余热应力的预测值分别为－79.8 MPa和50.8 MPa；双金属片模型的计算值偏大，分别为－98.4 MPa和64.6 MPa。     

SiC纤维的B4C涂层研究

采用化学气相沉积（CVD）方法，在连续SiC纤维表面沉积一层B4C涂层，对纤维的强度，电阻率及介电参数等性能进测试，结果表明：SiC纤维涂层处理，可以大幅度提高纤维单丝的强度，调节纤维的电阻率，纤维的介电参量εr,εi随测试频率升高而显著降低，是一种电损耗较大的纤维，可用于结构吸波材料的增强材料。     

铝合金裂纹板的阳极化处理与复合材料补片胶接修理效果

采用磷酸阳极化方法对胶接修理铝合金裂纹板的粘接表面进行了处理,并用单向碳纤维/环氧复合材料补片对铝合金进行了修补.测试了阳极化铝合金的粘接性能、修补结构的静态力学性能和疲劳性能,考察了粘接表面的阳极化处理对修补结构的静态力学性能和疲劳性能的影响.结果表明,磷酸阳极化在铝合金表面形成多孔膜,复合材料补片修补胶接时胶粘剂能渗透进入阳极化铝合金表面的多孔膜,在粘接界面上形成一层过渡层,该过渡层的形成能有效提高其与复合材料的粘接性能,其粘接副的拉剪强度提高了104%;铝合金裂纹板胶接修理前的粘接表面的阳极化处理能大幅度地提高修复结构的静态强度和疲劳寿命,当用单向碳纤维/环氧复合材料补片单面修补时,修补结构的破坏强度为418.13MPa,恢复到完好板的93.42%;修补结构的疲劳寿命相对裂纹板延长了1.42倍,比未阳极化的修补板的疲劳寿命增加了27.59%.修补前的阳极化处理也使修补结构在一定周次疲劳后的剩余强度有所提高.     

铝合金板厚度对硼/环氧补片单面修复试件疲劳性能的影响

采用单向硼/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹不同厚度铝合金板,测试了修复试件的疲劳性能,从疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率和裂纹扩展纹线考察不同厚度铝合金板修复后疲劳性能的差异。结果表明：硼/环氧补片胶接修复后,铝合金板的疲劳寿命大幅度提高,且疲劳寿命提高幅度随铝合金板厚度增大而降低。厚度为1.76mm、5.20mm和10.20mm 3种铝合金板修复试件的疲劳寿命分别是未修复试件的22.30倍、12.84倍和8.40倍。厚度为1.76mm铝合金板修复试件在铝合金板完全断裂后还能继续承担疲劳载荷,而厚度为5.20mm和10.20mm 2种铝合金板修复试件在铝合金板断裂后完全破坏。裂纹扩展速率和归一化裂纹长度差均随铝合金板厚度增大而增大。     

GCr15钢等离子体基离子混合注入层摩擦特性研究

研究了ＧＣｒ１５钢等离子体基离子混合注入Ｎ、Ｔｉ层的元素浓度分布和摩擦特性。结果表明,ＧＣｒ１５钢经等离子体基离子混合注入后,改性层与基体间的过渡混合区中Ｎ、Ｔｉ和Ｆｅ元素浓度梯度渐变,同时出现了明显的界面混合效应;ＧＣｒ１５钢的摩擦特性得到改善。     

重频激光辐照对碳纤维/环氧树脂复合材料的力学损伤

主要研究了碳纤维/环氧树脂复合材料在不同参数重复频率激光辐照后的损伤形式变化以及其拉伸性能变化规律.结果表明,复合材料在激光辐照下的损伤形式主要分为单一基体损伤和基体与增强纤维共同损伤两种类型;激光峰值功率密度和脉冲宽度的增大对复合材料损伤形式影响较大,而辐照时间和重复频率的增大可增加复合材料的损伤程度,但对材料损伤形式影响较小;激光能量密度是影响复合材料辐照后拉伸强度保留率的最主要因素,而影响复合材料辐照后拉伸模量保留率的最主要因素为连续碳纤维增强相的损伤程度.     

铝合金磷酸阳极化和胶接性能分析

采用磷酸阳极化方法对铝合金试片进行了处理并考察了其粘接性能。阳极化处理使铝合金试片表面产生了微观粗糙的多孔膜，最初形成的孔互不连通，随着阳极化过程的继续，孔与孔之间互相贯通；胶接时胶粘剂能够渗入多孔膜，并在粘接界面上形成过渡层，实现良好的机械啮合。经阳极化处理后，铝合金试片粘接性能显著提高，拉剪强度在粘接副为铝合金时提高了238％，粘接副为铝合金／复合材料时提高了104％，且破坏模式为混合破坏。对粘接副的耐候性进行了考核，在25～70℃时，其拉剪强度保持不变，100℃时拉剪强度为30．25MPa，与常温拉剪强度相比下降了19．2％；粘接副经碱水浸泡后拉剪强度降低，经过100h浸泡后拉剪强度为35．55MPa，降低了8．1％。     

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。     

铝合金表面阳极化处理及其胶接性能分析

采用磷酸电解质对铝合金板进行了阳极化处理并测试了其胶接性能,测试了阳极化过程中铝合金板的基本力学性能,观察了阳极化处理后的铝合金板的表面形貌,分析了阳极化处理后铝合金粘接副的胶接界面、拉伸剪切失效模式.结果表明,铝合金板经过酸洗、碱洗和阳极化等过程后,其破坏强度、屈服强度、弹性模量和断裂延伸率等力学性能基本保持不变.阳极化后铝合金板表面形成了一层凹凸不平、多孔结构氧化膜,胶接时胶黏剂能渗透进入该氧化膜,形成一层胶接过渡层,阳极化处理提高了铝合金粘接副之间的拉伸剪切强度,其拉伸剪切强度最大可提高1.76倍.阳极化处理后的铝合金板粘接副之间的破坏模式为混合破坏,即存在胶黏剂的剪切破坏,同时存在粘接界面的剥离破坏.