基于复合弹性体界面粘接强度计算的有限元数值模型构建

基于硅凝胶复合弹性体,构建有限元数值计算模型用于计算其界面粘接强度。该模型包括内聚力和具有Mullins效应的超弹体材料力学模型,分别描述了复合弹性体在剥离时界面处能量损耗和周围材料形变时的能量损耗。使用Abaqus可直接实施算例,其算例所需相关计算参数可通过相应的材料力学表征得到。由于与试验结果即其数据曲线的变化趋势、幅度与区间等相近,证明所构建有限元数值模型具有一定的准确性。这一研究为通过有限元数值计算来预测材料性能提供了新的思路,以取代复杂的试验表征方法。

复合结构界面粘接强度的声-超声评价研究

基于Ritec-SNAP测量系统建立了声-超声技术实验系统,分析了在声-超声技术评价过程中用声信号的幅频特性及应力波因子表征复合结构界面粘接强度的可行性。用粘接层的固化过程模拟复合粘接板粘接强度的变化过程,以粘接层的固化时间作为粘接强度的间接表征参量,借助于已建立的实验系统对复合结构粘接强度的评价问题进行了实验研究。实验结果表明,应力波因子与反映界面粘接强度的粘接层固化时间呈单调对应关系,且不同固化时期的应力波因子存在明显的不同特性,表明用应力波因子评价复合结构的界面粘接强度具有可行性。

一种桥梁裂缝修补改性材料粘接强度及受力影响分析

为解决重载运输下桥梁裂缝修补问题,试验制备了一种苯丙乳液(SAE)改性超细混凝土修补材料。结果表明,SAE含量增加会使试件抗折强度先升后降,抗压强度下降,界面粘接性能和抗疲劳性能提高;当添加15%SAE时,材料极限拉应力、拉应变分别为2.34 MPa、2.25%,增幅分别为81.4%和562%,材料韧性提高;SAE含量12%最为适宜,此时,修补材料的极限拉应力、拉应变分别为1.78 MPa、2.02%,界面粘接强度为1.9 MPa,凝结时间短,抗疲劳性能良好。试验制备的SAE改性修补材料可以作为不中断交通重载运输情况下的桥梁裂缝修补材料使用。

胶粘剂对固体发动机复合材料壳体多材料界面处粘接强度的影响

针对固体火箭发动机复合材料壳体多材料界面可能产生脱粘的问题,对钛合金/碳纤维复合材料(CFRP)层/橡胶绝热层/胶粘剂的界面粘接性能进行研究。对比不同胶粘剂粘接的钛合金与橡胶(丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙橡胶(EPDM))、CFRP与橡胶、CFRP与钛合金层间剪切强度试验测试结果及破坏形式,并结合吸附理论、橡胶与胶粘剂分子结构、反应机理分析测试结果产生差异的原因。结果表明,采用730胶粘接的NBR/钛合金、NBR/CFRP层间强度明显高于Chemlok 252胶粘接的EPDM/钛合金、EPDM/CFRP层间强度,分别提高了224.24%、102.91%。对于CFRP/钛合金界面,Chemlok 252胶粘接后层间强度反而比730胶粘接的层间强度提高了92.34%,这是由于730胶溶剂挥发后为弹性体,层间剪切强度主要是弹性体本身强度,而Chemlok 252挥发后为薄膜,层间强度主要由环氧树脂提供。

偶联剂对PBO纤维/树脂界面粘接性能的影响

研究了 5种偶联剂及其中的最佳偶联剂的质量分数对聚苯撑苯并二口恶唑 (PBO)纤维 /树脂复合材料界面粘接性能的影响 .研究结果表明 ,PBO纤维经偶联剂处理后 ,与树脂 /基体间的相容性和化学反应活性得到改善 ,从而提高了PBO纤维 /树脂复合材料界面的粘接强度 ,其提高的幅度与偶联剂的极性、化学结构及质量分数均有关 ,最高可达 6 1 3% .

电晕处理对高性能PBO纤维的表面性能及其界面粘接性能的影响

对高性能PBO纤维表面进行了电晕处理,优化了其处理工艺。用XPS,FT-IR和SEM研究了处理前后纤维表面化学结构及物理结构的变化,通过单丝拔出试验和短梁剪切试验评价了PBO纤维与树脂基体的微宏观界面粘接性能。结果表明:经电晕处理后,PBO纤维表面含氧量增多,表面浸润性得到改善,单丝拔出的PBO-环氧界面剪切强度(IFSS)提高了25.6%,但短梁剪切强度(ILSS)的提高不明显。

三层介质超声谐振模式随材料和界面粘接性能变化的演变规律

在用超声波谐振对粘接材料的粘接强度进行无损评估时,不同模式对粘接强度的敏感程度受到众多因素和参数的影响,对检测结果的可靠性至关重要.基于多层介质中声传播和界面弱粘接边界条件的理论模型,将一个上下非对称的金属-粘接剂-金属三层结构的平面波反射系数函数中的谐振模式看作是上下铝金属层各自的Lamb波频散模式通过夹心粘接剂层相互耦合后叠加组成.改变影响结构粘接强度的因素,即粘接剂的性能参数(声阻抗、密度、厚度)和界面切向劲度系数kt来分析三层结构谐振模式耦合方式的变化,得出结论:粘接结构粘接性能的变化基本上不改变与被粘铝层相关的固有部分的Lamb波模式,而它们的耦合模式则在谐振频率上产生平移并会与固有模式进行交换和替代;不同参数的变化引起的模式演变有各自的规律,大多可彼此区分.

铜与Al_2O_3陶瓷的粘接

用自制的装置研究了高温下铜与 Al2 O3陶瓷的直接粘接 ,重点考察了温度和压力对界面粘接强度的影响。在温度 72 5℃ ,压力 7.5 MPa,粘接时间 30 0 s的条件下 ,获得最大粘接强度为 15 .

舰载环境下固体发动机界面应力变化特性研究

为研究连续航行状态下舰船振动对固体发动机的影响,针对某型固体火箭发动机,分析了其在不同舰船振动载荷作用下的界面剪切应力变化特性,分析了不同海况下舰船振动对固体火箭发动机界面剪切应力的影响。研究结果表明,固体发动机界面剪切应力变化周期受海况变化影响较小,基本维持在0.2s左右不变;不同海况作用下界面剪切应力绝对值大约在5KPa-10KPa范围内变化,远低于界面剪切应力强度值;随着海况增加,界面剪切应力变化幅值越来越大,其交变特性带来的影响不可忽略。研究可为该型固体火箭发动机寿命评估和延寿工作提供技术支持。

高强度、高阻尼丁腈橡胶/受阻酚纳米复合材料

橡胶纳米复合材料已引起了越来越多的关注。大量研究证明,橡胶基质中的纳米尺度填料粒子均匀分布,同时有良好的界面粘接强度,可以使橡胶纳米复合材料具有较好的性能。例如,把10份有机改性蒙脱土分散到SBR中,所得橡胶纳米复合材料的拉伸强度可能会超过18MPa,这比纯SBR高了8倍。另据报道,当氢氧化镁（Mg（OH）2）的粒径从微米级减小到纳米级时,会使其填充EPDM的机械性能和阻燃性能得到大幅提高。理论分析已表明，纳米填料粒子的性能，基质／填料界面的粘接强度，以及纳米填料粒子的均匀分布是对橡胶纳米复合材料性能影响最大的三个因素。

复合材料热压-注塑一体成型技术综述

纤维增强的树脂基复合材料具有比强度较高、比模量较高、质量较轻等特点,在汽车、航天航空、建筑、新能源开发领域中得到广泛应用。在保证零部件使用性能及行驶安全性的前提下,开发汽车轻量化技术,实现整车减重是整个工业领域共同追求的目标。结合连续纤维增强的树脂基热压件与注塑件组合成型,提出了一种热压-注塑一体的成型新工艺。综述了纤维增强的热塑性树脂基复合材料热压-注塑一体成型技术的研究进展,简要介绍了一体成型工艺不同于传统两步成型法的优势与应用,详细阐述了热压-注塑一体成型关键技术的研究现状,最后,对热压-注塑一体成型技术的发展前景进行展望。

PBO纤维表面改性方法的研究

对PBO纤维表面性能的改善进行了研究,考察了混杂芳纶纤维、电晕处理、偶联剂处理及强酸处理等多种方法对PBO纤维与环氧树脂表面粘接强度及其复合材料层间剪切性能的影响程度,比较了各种方法的改性效果及各自优缺点。

电晕处理对超高分子量聚乙烯纤维表面性能的影响

对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行了电晕处理,用XPS,FT-IR和SEM研究了处理前后纤维表面化学结构及物理结构的变化,通过单丝拔出试验和短梁剪切试验评价了UHMWPE纤维与树脂基体的微宏观界面粘接性能.结果表明:经电晕处理后,UHMWPE纤维表面含氧量增多,含氧基团数量与种类增加,表面浸润性得到改善,纤维与基体的界面粘结强度(τs)提高幅度可达535%,短梁剪切强度NτOL提高了40%以上.

碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究

分别采用热重分析(TGA)法、动态力学分析(DMA)法研究了碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂(CE/EP/CF)复合材料的热稳定性、耐热性及动态热力学性能,研究了此种复合材料强力环(NOL环)的力学性能。结果表明,CE/EP/CF复合材料具有优良的耐热性和热稳定性,玻璃化转变温度为226.33℃,NOL环层间剪切强度为48.7MPa。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,CF与CE/EP树脂间的界面粘接良好。

含内埋式传感器的粘接试件制作方法研究

为研究内埋式传感器对固体火箭发动机结构完整性的影响,提出了埋入界面应力传感器的粘接试件制作方法,实验验证了该制作方法的可行性,并分析了嵌入传感器对界面粘接强度的影响。研究结果表明,所设计的试件结构、选择的胶粘剂和采用的制作方法可行,埋入传感器对粘接界面强度影响不大。为今后固体火箭发动机粘接界面嵌入应力传感器提供了技术支持。

建筑幕墙密封胶在设计和检测中常见的问题

界面粘接强度的降低是目前广泛应用于建筑领域的隐框支玻璃幕墙破坏的主要原因。针对隐框支玻璃幕墙,提出了一种非线性超声兰姆波检测方法。通过理论和实验研究,验证了该方法的可行性。首先,利用压电陶瓷换能器产生汉宁窗调制的激励信号。采用人工热老化的方法加速界面结合强度的退化,得到不同老化周期的反射信号。然后,分别采用离散傅立叶变换(DFT)和小波包分解两种方法进行特征提取,并采用归一化和回归分析对两种方法进行比较。实验结果表明,采用二阶相对非线性系数的振幅积分法能灵敏地反映界面结合强度,而三阶相对非线性系数的变化曲线不明显。小波包能量法的计算结果与振幅积分法接近,与实际情况相符。二阶相对非线性系数先在小范围内波动,然后下降,最后随着热老化时间的延长而增大。但小波能量法的均方误差较小。小波包能量法具有更高的精度,对趋势的描述具有更高的允许误差能力。

仿生叠层复合材料的制备及层间性能研究

把贝壳的结构机制及韧化机理应用于叠层复合材料的设计中。利用铝合金作为基体材料,纤维/树脂作为夹层材料,设计并制备了纤维/树脂/铝合金叠层复合材料。通过扫描电镜从微观上对复合材料的界面进行研究,指出成型工艺对复合材料界面的影响。通过T剥离强度试验对叠层复合材料的界面粘接强度进行测试,在宏观上对复合材料的层间性能进行了分析。

高聚物的断裂理论和普适断裂力学理论的应用

如果从裂纹尖端的应力集中来推导材料断裂强度,会得出不合理的结论。因此格里菲思和茹柯夫分别从能量和微观化学键断裂的角度来考虑材料的断裂问题。然而对于黏弹性的高聚物材料,这些理论均一定程度上偏离实际情况,无法解释全部的实验结果。安德鲁斯通过引入一个能量损耗因子将能量与化学键断裂情况结合起来,从而得到了能反映黏弹性高聚物断裂强度的普适性理论,并成功用于解释界面粘接树脂的性能。

一种废旧橡胶粉表面改性方法

由山西省交通科学研究院申请的专利(公开号 CN107674238A,公开日期 2018-02-09)“一种废旧橡胶粉表面改性方法”,提供了一种废旧胶粉表面改性方法,即将废旧胶粉表面依次经过清水处理、碱性溶液处理、偶联剂处理和纳米二氧化硅包覆处理,制得改性废旧胶粉团聚体,然后对团聚体进行破碎处理制得产品。与现有技术相比,该方法可以显著提高废旧胶粉的综合物理性能以及与环氧树脂、水泥浆体等胶结料的界面相容性和界面粘接强度。