超薄热塑性复合材料人形杆制备及其性能研究

薄层预浸料复合材料结构具有良好的弹性应变能调控、存储特性,在可展开、折叠结构,如空间可展开天线、太阳帆和光伏表面等方面具有重要应用价值。本文以碳纤维增强尼龙6(CF/PA6)为实验对象,首先,用单层厚度为0.045 mm和0.105 mm的CF/PA6复合材料分别制备1 mm厚的单向层合板,对其进行了弯曲性能测试和弯曲破坏后微观形貌的对比分析,然后采用非对称铺层设计方法及真空热压一次成型工艺制备了复合材料人形杆,对人形杆的法兰展开行为、收拢弯曲承载行为进行了实验测试。结果表明:单层厚度减薄57%,层合板的弯曲强度和弯曲模量分别提高了24.8%、17%,有效抑制了复合材料的层间裂纹扩展;铺层结构直接影响人形杆可展开、收拢变形行为,增加0°铺层所占比例,人形杆的比刚度和比强度均有所提高。实验结果为热塑性复合材料可展开结构的设计与性能评价提供了基础。

超薄镀镍碳纤维管状结构电池的制备及性能研究

碳纤维结构电池具有碳纤维增强复合材料优异的力学性能,同时又具有良好的储能性能,在航空航天、新能源汽车等领域有广阔的应用前景。本文采用湿法涂覆工艺,制备了超薄镀镍碳纤维电池(Nickel-plated Carbon Fiber Battery,Ni-CFB);基于嵌入集成式结构电池的设计方法,以该电池为芯部,碳纤维编织布为蒙皮,采用真空树脂传递工艺制备了碳纤维增强复合材料三明治结构电池管(Sandwich Structure Battery Tube,SSBT),测试了Ni-CFB的电化学性能,评价了SSBT在不同受载条件下电化学性能衰减行为。结果表明:Ni-CFB在0.1 C的充放电倍率下比容量达到156 mAh/g,比磷酸铁锂-石墨体系常规电池的比容量高30%;在压缩载荷比和弯曲载荷比分别达到550 N/g和89.1 N/g的条件下,SSBT的电容量分别保持在80%和60%以上,表明SSBT具有良好的结构效能和储能效能,在储能系统轻量化设计和安全性设计方面具有巨大的潜力。

振动特征估计下的GIS变电设备发热缺陷因素识别系统设计

为了精准发现GIS变电设备发热缺陷因素,制定合理维修计划,设计振动特征估计下的GIS变电设备发热缺陷因素识别系统。利用数据层采集并存储GIS变电设备的相关数据,通过组件层传输数据层的数据至应用层,依据接收的数据实时估计振动特征,判断设备是否存在发热故障,在数据层内提取该设备的红外图像数据,确定发热区域,采用相对温差判别法测量发热区域的温度数据,求解相对温差百分比,依据设定的温度阈值,识别发热缺陷因素,传输至展现层。实验证明,该系统判断GIS变电设备是否存在发热故障时,可以精准定位发热区域,识别发热缺陷因素;针对微小的发热区域,该系统依旧能够精准定位,具备较优的发热缺陷因素识别效果。

精密注塑制品残余应力的试验研究及其计算

注塑残余应力对精密注塑制品的力学性能和光学性能等有重要影响,是精密注塑制品质量控制的关键指标之一。为研究注塑成形过程中残余应力的发展,以丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(Acrylonitrile butadiene styrene,ABS)塑料为研究对象,对其模内蠕变行为进行试验研究。将热弹性模型计算的收缩应变与试验测量的收缩应变之间的差值定义为制件的模内蠕变,得到注塑工艺条件对模内蠕变的影响规律。在此基础上构建计算精密注塑制品残余应力的蠕变模型。模型中的材料弹性模量可由Tait方程计算得到,粘壶系数采用反演方法计算得到。利用该模型结合薄壳有限元法对ABS平板注塑件残余应力进行计算,对计算结果进行试验验证,并与普通的松弛模型计算进行比较。计算结果表明,该模型的计算精度高于普通的松弛模型,是解决精密注塑制品残余应力预测问题的新的有效方法。

聚合物注塑内应力和翘曲变形的数值模拟

由聚合物粘弹性理论和注塑成型原理出发,考虑了聚合物玻璃态的非线性粘弹性响应,采用新的四元件粘弹性力学模型模拟计算注塑制品冷却过程中内应力的形成与发展。在此基础上,采用改进的Allman膜单元[1]和离散Kirchhoff板单元[2]组合生成的板壳单元,模拟计算注塑件的翘曲变形,计算结果与实验结果一致,计算精度有所提高。

聚合物注塑内应力计算的蠕变模型

从聚合物粘弹性理论出发,构建了注塑制品内应力计算的蠕变模型。结合蠕变试验结果,分析聚合物注塑粘弹性行为的非线性响应,并提出在应力、温度作用下聚合物弹性模量和粘度的计算公式。在此基础上,利用有限元法对工程塑料ABS(Acrylonitrile butadiene styrene)平板注塑制件脱模前的内应力进行了模拟计算并与相关试验数据及模拟结果进行比较。结果表明该模型计算精度较高,且计算过程简便,为进一步准确预测注塑制件内应力提供了新的途径。

盾构隧洞内大直径钢管组对安装工艺研究

基于珠江三角洲水资源配置工程,为实现长度12 m、内径4800 mm内衬钢管在隧洞狭小空间内的高质量、高效率组对安装作业,通过分析传统组对安装工艺的不足,结合现有技术,对盾构隧洞内大直径钢管组对安装工艺进行研究,设计出一套大直径钢管组对安装装置,并于珠江三角洲水资源配置工程试验段项目上成功应用,新工艺实现了大直径内衬钢管更高质量、高效率的组对安装,给珠江三角洲水资源配置工程主体标段安装工作的开展提供了坚实的技术基础,也给类似隧洞类工程的开展提供了研究方向。

7A04铝合金时效强化的试验研究及其强度计算

以铝合金时效强化动力学理论为基础,研究了高温预热固溶处理后不同的时效工艺对7A04铝合金组织和性能的影响,得到了优化的双级时效工艺。在此基础上,建立了合金成分、析出相尺寸及其体积分数与合金屈服强度之间的计算模型,并利用该模型对7A04铝合金单级时效和双级时效后的屈服强度进行计算。该模型集成了固溶强化和弥散强化对合金屈服强度的贡献,在达到最大时效强度之前,计算结果和试验测量结果较为一致。此后,随着强化相体积分数计算偏差增加,计算强度与测量强度之间的误差也有所增大。

铝合金时效强化的实验研究及屈服强度计算

以铝合金时效强化动力学为理论基础,研究了时效处理工艺参数对7A04铝合金组织和性能的影响,得到了优化的分级时效工艺。在此基础上,建立了时效强化相类型、尺寸、体积分数与铝合金屈服强度关系的计算模型;给出了固溶强化、弥散强化对铝合金屈服强度影响的统一表达式;并利用该模型对7A04高强铝合金单级时效和二级时效处理后的屈服强度进行了预测。计算结果表明,在达到最大时效强度前,屈服强度计算结果与实验测量结果基本一致;此后,由于强化相体积分数计算偏差增加,屈服强度计算的准确度有所下降。

纤维增强聚合物注塑残余应力的分析计算

从纤维增强聚合物的细观结构出发,利用各向异性弹性力学导出计算所需的材料性能参数.在此基础上,采用黏弹性模型分析计算了纤维增强聚合物注塑残余应力并给出了算例.

超大直径钢管单面焊双面成型全位置自动焊接技术试验

基于珠江三角洲水资源配置工程试验段项目的隧洞内钢管施工工艺要求,经过多次的试验,开发了超大直径钢管内环缝单面焊双面成型的全位置自动焊接技术,并分析了焊接质量影响因素。试验的成功实施,为大直径压力钢管的现场焊接提供了高效的方法。

聚合物注塑成型内应力数值计算的非线性模型

为了提高注塑内应力计算的可靠性,利用粘弹性力学理论建立了新的注塑制品内应力计算的四元件串联力学模型,并推导了其瞬态粘弹性响应的非线性本构方程.通过求解流动及保压控制方程,得到内应力计算所需的温度场和压力场,利用回归分析得到了聚合物弹性模量和粘壶系数的计算公式.用新模型对PS平板注塑制件脱模前的内应力进行了模拟计算.计算结果与固体高聚物的结构和力学性能的相关研究结论相一致.

盾构隧洞内大直径钢管快速运输及安装施工技术

基于珠江三角洲水资源配置工程试验段项目,为实现大直径钢管在盾构隧洞内作业空间小、大弯段以及大坡度的工况下快速运输与安装,分析了传统运输安装工艺的不足,通过对洞内运输台车优化,设计出一套新型的内衬钢管快速运输及安装施工工艺,并成功应用,每2 d可完成1节9 m长、内径为4800 mm、重约40 t钢管的运输和安装,速度快、效果好,可供同类工程参考。

基于.NET的CAD二次开发在风电塔筒参数化放样中的应用

本文基于.Net平台采用c#语言对Auto CAD进行二次开发,研制了多种风电塔筒参数化展开放样技术,解决了风电塔筒生产过程中传统手工放样及绘图的难题,提高了放样和绘图的工作效率和准确率。

聚合物注塑残余应力计算的非线性粘弹性模型研究

从无定形聚合物的结构特点出发,考虑注塑冷却过程中温度和应力对聚合物粘弹性行为的影响,提出了残余应力计算的粘弹性本构方程.利用该模型对无定形聚合物注塑冷却过程的残余应力进行模拟计算,计算结果与实验结果接近.

风电塔筒基础环双排螺栓孔法兰的焊接变形控制技术

广东石板岭风电场的塔筒基础环采用大直径钢管与双排螺栓孔法兰T型焊接的结构形式,法兰最大直径为4893mm,普通法兰的焊接工艺无法保证法兰焊接变形及平面度、内倾度的要求,针对双排螺栓孔法兰的结构特点,采用焊接新工艺,保证焊后符合设计要求。

超疏水表面耐久性能的研究进展

超疏水表面由于其独特的表面润湿特性,具有很大的应用前景。但是超疏水表面的微纳米二元粗糙结构和低表面能物质极易受到磨损和油污等影响而遭到破坏或损耗,从而影响了其耐久性能,限制了其实际运用,因此研究超疏水表面的耐久性能具有重要意义。综述首先介绍了超疏水表面耐久性能差的主要原因,然后梳理了超疏水表面耐久性能的测试方法,对如何增强超疏水表面耐久性能的途径进行了总结,最后指出目前超疏水表面耐久性能研究中存在的一些问题,旨在对耐久性超疏水表面的研究进展有一个全面的认识,对耐久性超疏水表面的发展提供一些理论指导,并展望了未来耐久性超疏水研究的发展方向和趋势。

热处理制度对7075铝合金显微组织和性能的影响

研究了7075锅合金固溶处理后双级时效热处理工艺,分析了双级时效工艺对7075铝合金显微组织和硬度的影响。结果表明,经470℃×20 min固溶后,再经(115±5)℃×6h+170℃×(14～16)h二级时效时能获得较好的综合性能,为7075铝合金时效热处理工艺参数的确定及优化提供参考依据。

CF表面处理对PA66/CF复合材料性能的影响

以10%碳纤维(CF)增强尼龙66(PA66)为实验对象,采用液相酸化法和自制PA上浆剂两种方法对CF进行表面处理,实验了不同处理方法对CF表面状态的影响,用红外光谱测试了不同处理后的官能团,并分析测试了CF表面状态对PA66/CF复合材料微观结构与力学性能的影响。实验结果表明,在混合酸溶液中加入过硫酸铵可以有效地提高CF表面酸化速率。自制的PA上浆剂使CF表面活性基团密度提高,改善了与PA66基体的相容性,其界面微观结构有所改善,结合强度有所提高。由此制备的PA66/CF复合材料,拉伸强度由115 MPa提高到162 MPa,提高了40.87%。冲击强度由7.8 kJ/m2提高到了11.2 kJ/m2,提高了43.59%。

ABS注塑制品的模内蠕变试验研究

不同于传统的热残余应力分析,本文着眼于注塑制品的模内蠕变研究。通过测试ABS注塑薄板在不同工艺条件下的收缩变形,比较基于弹性理论的热收缩,进而得到了模内蠕变量。分析结果表明,模内蠕变对于降低制品最终的收缩变形起着重要的作用。在研究了各种工艺条件对制件模内蠕变的影响后,发现较低的模腔表面温度或较长的成型周期会导致蠕变增大,而制件在模内的蠕变(或应力松弛)主要发生在固化后的高温区。本文同时探讨了保压压力对蠕变的影响。高注塑保压压力通常会减小注塑件的收缩,但同时会减小制件模内蠕变。