Influence of alkali treatment on the interfacial and physico-mechanical properties of industrial hemp fibre reinforced polylactic acid composites

The focus of this work was to produce short (random and aligned) and long (aligned) industrial hemp fibre reinforced polylactic acid (PLA) composites by compression moulding. Fibres were treated with alkali to improve bonding with PLA. The percentage crystallinity of PLA in composites was found to be higher than that for neat PLA and increased with alkali treatment of fibres which is believed to be due to the nucleating ability of the fibres. Interfacial shear strength (IFSS) results demonstrated that interfacial bonding was also increased by alkali treatment of fibres which also lead to improved composite mechanical properties. The best overall properties were achieved with 30 wt.% long aligned alkali treated fibre/PLA composites produced by film stacking technique leading to a tensile strength of 82.9 MPa, Young’s modulus of 10.9 GPa, flexural strength of 142.5 MPa, flexural modulus of 6.5 GPa, impact strength of 9 kJ/m², and a fracture toughness of 3 MPa m^1/2.     

海上垂直轴风力发电机组结构分析研究进展

对海上垂直轴风力发电机组结构分析中的关键问题进行了系统评述,包括气动模型、风浪耦合、风机基础、结构分析等。梳理了海上垂直轴风力发电机组结构分析的历史脉络和逻辑脉络,总结了其在研究发展过程中具有代表性意义的若干模型,并阐述了海上垂直轴风力发电机组结构分析的发展趋势。     

基于新型动光弹试验装置关键设备抗冲击性能的研究

本文改进了传统动光弹试验装置,引入高速摄影系统和数字光弹图像处理系统,组成了一种新型动光弹试验系统。该新型系统应用到某关键设备的抗冲击强度研究中,得到了关键设备在不同冲击栽荷作用下的内部应力分布规律、应力集中等动态测试结果,验证了该新型系统的可靠性。     

纤维层内树脂流动的空气耦合超声无损检测

采用空气耦合超声无损检测仪, 对部分浸润预浸料中树脂沿纤维层厚度方向的浸渍流动进行了实时检测研究。首先将部分浸润预浸料放置在真空袋中, 然后固定在扫描机构上, 抽真空, 考察在一个大气压作用下不同时刻树脂的浸润流动情况, 通过C扫描图片实时、 快速检测出树脂的浸润流动变化, 并应用达西定律计算了碳纤维网架的渗透率。同时, 将观察区域截取试样制备成金相分析试样, 通过显微分析验证了C扫描图像分析的准确性。结果表明, 空气耦合超声C扫描方法是检测预浸料中树脂沿纤维层厚度方向流动的一种快速和有效的方法。     

织物形式对苎麻纤维渗透率及其复合材料力学性能的影响

采用树脂传递模塑工艺(RTM)研究了三种典型苎麻纤维织物结构(平纹、 斜纹和缎纹)对树脂流动性的影响, 并研究了三种苎麻纤维织物结构对其增强酚醛树脂复合材料的拉伸性能和层间剪切性能的影响。结果表明, 苎麻纤维织物树脂渗透率主要受纤维屈曲和流道面积的影响。斜纹和缎纹苎麻织物的纤维屈曲较小且流道面积较大, 其织物的树脂渗透率较大, 同时, 较小的纤维屈曲使其增强的复合材料拉伸性能也较优。然而, 不同织物形式对苎麻纤维织物/树脂复合材料的层间性能影响不大。     

Modeling frequency- and temperature-invariant dissipative behaviors of randomly entangled carbon nanotube networks under cyclic loading

Recent experiments have shown that entangled networks of carbon nanotubes exhibit temperature- and frequency-invariant dissipative behaviors under cyclic loading. We have performed coarse-grained molecular dynamics simulations which show that these intriguing phenomena can be attributed to the unstable attachments/detachments between individual carbon nanotubes induced by van der Waals interactions. We show that this behavior can be described by a triboelastic constitutive model. This study highlights the promise of carbon nanomaterials for energy absorption and dissipation under extreme conditions.      

纤维增强复合材料弹塑性性能的细观研究

基于Mori-Tanaka方法和Eshelby等效夹杂理论,建立弹性阶段基体和纤维平均应力之间的桥联矩阵,导出了该矩阵各元素的显式。鉴于工程实际材料对柔度矩阵对称性的要求并考虑组分材料物理性能和细观几何特征等因素的影响,对所导出的桥联矩阵进行合理简化。引入与基体等效塑性应变相关联的修正参数,以此确定纤维和基体中应力分配。数值结果表明,本文中建立的复合材料非线性理论模型与实验结果吻合较好。      

《卫星力控振动试验的模型简化原理分析》

航天器振动环境试验的首要目标,是为了发现航天器在结构动力学设计方面存在的问题,防止在发射过程中由于严酷的振动环境导致发射任务失败。在常规航天器的振动测试中,振动台台面的加速度输入是按照加速度规范进行控制的,将飞行环境中实际测量得到的加速度峰值的进行包络,这种测试方法会在卫星或飞船的固有频率处产生较大的过试验现象。为此,NASA从1993年以来,推行“力限振动试验（force limited vibration testing）”技术,即采用振动台加速度和界面力进行“双控”,以降低过试验的危害。但是,由于真实飞行时的星箭界面力无法通过实际测量得到,因此,通过对星箭界面的计算模型、实验获得的模态参数、以及从实测界面加速度等条件下获得界面力数据的研究成为FLVT技术研究的核心内容。本文通过星箭耦合系统的动力学模型,利用子结构模态综合法推导出界面动力学响应以及界面力与界面加速度的关系式。然后根据子结构各阶主模态在特定频率区间内的特性,对动力学模型进行简化,并对NASA文献中的“复杂二自由度模型”进行了理论证明和误差分析。     

《随机阻尼Rattling系统模型》

Rattling振动是齿轮传动过程中由于啮合间隙的存在而产生的一种有害的振动。主要从理论上研究带有随机阻尼的Rattling振动系统,采用非高斯截断技术导出一个由平均映射描述的随机模型,并通过试验验证了结论的合理性,该模型可用于模拟齿轮箱的噪声源。     

悬索承重梁索耦合结构的垂向运动动力学模型及主共振分析

该文建立了描述结构大变形和主缆初始曲率产生的几何非线性对系统动力学影响的悬索承重梁索耦合结构垂向运动动力学偏微分方程组。通过Galerkin方法一次截断把偏微分方程组化为时域上的两自由度常微分方程组。使用多尺度法得到简谐激励下常微分方程组主共振时的一次近似解。结果显示,当外激励仅激发低频或高频主共振时,系统的振幅随激励的幅值或激励频率的变化出现突然的跳跃。当激励同时激发低频和高频主共振时则有两种情况：1) 若固定高频激励幅值和频率,则系统的低频和高频振动成分的振幅随低频激励参数变化同时增加或减小;2) 若固定低频激励的幅值和频率,则系统的低频和高频振动成分的振幅随高频激励参数变化以相反的趋势变化。即高频振动幅值增大时,低频振幅减小,反之亦然。