由沥青制备多孔炭的工艺研究

采用沥青加发泡剂加炭黑制备了孔结构较好的多孔炭材料，分析和讨论了该工艺中沥青、发泡剂及炭黑的作用和影响，对多孔炭材料进行了力学性能测试和微观电镜观察分析，探讨了其可能的应用前景。     

修复用硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式研究

采用无纬带缠绕层压成型工艺制备硼纤维/环氧单向复合材料，通过对硼纤维/环氧单向复合材料的宏观和微观拉伸断口形貌观察，分析了硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式。结果表明：当树脂基体的断裂延伸率较小时，硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式主要是非累积型破坏。随着树脂基体的断裂延伸率增大，硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式向损伤累积型破坏转变。     

铝合金板厚度对硼纤维/环氧复合材料单面修复效果的影响

采用单向硼纤维/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复不同厚度含中心裂纹铝合金板,测试了修复试件的热学及准静态力学性能,并采用三维有限元模型分析了修复试件的残余热应变和应力强度因子。结果表明：修复试件的弯曲挠度随铝合金板厚度增大而减小;修复试件铝合金板下表面裂纹尖端附近的残余热应变随铝合金板厚度增大而增大,补片上表面的残余热应变则随铝合金板厚度增大而减小,这与有限元分析结果吻合较好。含中心裂纹铝合金板的应力强度因子随铝合金板厚度增大而减小,而单面修复试件的应力强度因子随铝合金板厚度增大而增大。采用相同长度和宽度的单向硼纤维/环氧复合材料补片单面修复后,铝合金板厚度为1. 76 mm修复试件的承载能力保留率为 93. 85 %,而厚度为 10. 20 mm修复试件的只有 84. 01 %;修复试件的刚度得到了完全恢复,等效刚度均大于完好试件的刚度。     

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.     

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。     

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。     

橡胶改性对硼纤维/环氧单向复合材料力学性能的影响

对环氧树脂进行液体丁腈橡胶改性, 并采用缠绕无纬布层压成型工艺制备了硼纤维/环氧单向复合材料。测试了环氧树脂液体丁腈橡胶改性前后硼纤维/环氧单向复合材料的力学性能, 研究了硼纤维/环氧单向复合材料的纵向拉伸破坏模式。结果表明, 基体中的10%液体丁腈橡胶使硼纤维/环氧单向复合材料的拉伸强度、 弯曲强度、 层间剪切强度和断裂延伸率分别提高了18.42%、 13.39%、 28.45%和43.40%, 但其拉伸和弯曲模量稍有下降。基体中含10%液体丁腈橡胶的硼纤维/环氧单向复合材料的纵向拉伸破坏模式为界面层的内聚破坏和脱黏破坏共存的混合破坏。      

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.     

提高硼纤维/环氧复合材料界面抗剪强度的方法

采用单根硼纤维拔出模型分析了硼纤维拔出过程界面剪切应力的分布;同时设计了一种单纤维拔出试样制备方法,并测试了不同硼纤维/环氧复合材料界面抗剪强度.结果表明:界面脱粘前,在纤维包埋起始端部和包埋末端界面存在剪切应力极大值,纤维包埋中间部位剪切应力较小;采用液体丁腈橡胶改性环氧树脂的硼纤维/环氧复合材料界面抗剪强度比未改性环氧树脂的提高了135%.     

修复用硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式研究

采用无纬带缠绕层压成型工艺制备硼纤维/环氧单向复合材料,通过对硼纤维/环氧单向复合材料的宏观和微观拉伸断口形貌观察,分析了硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式.结果表明当树脂基体的断裂延伸率较小时,硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式主要是非累积型破坏.随着树脂基体的断裂延伸率增大,硼纤维/环氧单向复合材料的破坏模式向损伤累积型破坏转变.