PHC蜂窝夹层复合材料在重卡导流罩上的应用

为研究低风阻、轻量化材质导流罩,提升重型卡车燃油经济性、动力性和节能减排,文章基于陕重汽某车型完成大导流罩车初步造型面及结构设计,对比不同材质大导流罩的重量发现,聚氨酯复合(PHC)材质导流罩降重明显。通过计算机辅助工程(CAE)模拟仿真,其约束模态、强度、刚度满足要求。PHC蜂窝夹层复合材料生产工艺成熟,可在重卡导流罩及其他外饰件上应用。

湿热环境对蜂窝夹层复合材料性能的影响

对不同类型的Nomex蜂窝夹层复合材料进行湿热处理,分别测定不同材料的吸湿曲线与材料处理前后的力学性能与介电性能。实验结果表明:不同材料具有不同的吸湿特性。湿热环境会对夹层复合材料试样的面板强度、芯材剪切与压缩强度造成不同程度的负面影响,通过比较,在力学性能方面,两种面板材料的耐湿热性能相似,而环氧/NH-1-72材料的芯材具有更好的耐湿热性能。同时,湿热环境会对不同材料的介电性能产生不同的影响,其中,环氧/NH-1-48材料因其具有的最低的芯材密度,而具有最好的介电性能耐湿热性。

蜂窝夹层复合材料不确定性参数识别方法

提出蜂窝夹层复合材料不确定性参数识别方法。采用三明治夹芯板理论建立铝蜂窝夹层结构的初始有限元模型,其中芯层等效弹性参数由均匀化方法计算。据芯层结构及相对灵敏度分析,选存在不确定性且对动态特性敏感性较大的面外剪切模量及面板厚度为待识别参数。对6块铝蜂窝复合材料板进行自由-自由边界条件下动态试验,获得试验模态参数的均值及标准差。据试验结果采用所提方法识别铝蜂窝夹层板不确定性参数。结果表明,对存在不确定性参数的铝蜂窝夹层复合材料用该方法能准确识别参数的均值及标准差,并建立具有准确统计意义的动力学模型。

考虑胶层的蜂窝夹层复合材料动态特性

提出了一种蜂窝夹层复合材料等效模拟方法.将面板与胶层等效为层合材料,并推导了其等效弹性参数.根据等效板理论、三明治夹芯板理论及所提出的方法分别建立自由-自由状态的铝蜂窝夹层复合材料有限元模型.将3种等效方法的数值计算结果与试验模态参数进行对比,结果表明,所提出等效方法的最大误差不超过5%,平均误差降低到2.03%,表明考虑胶层的影响,模态参数计算结果更为精确.通过控制变量法和相对灵敏度分析表明,胶层是影响复合材料动力学性能的关键因素之一,在面板与蜂窝胞壁连接良好的前提下,减小胶层的厚度或增加胶层材料的弹性模量能够有效提升材料的整体动态性能.

基于匹配追踪的蜂窝夹层复合材料损伤检测

基于Lamb波和匹配追踪时频分析方法,提出一种损伤成像方法,对蜂窝夹层复合材料结构进行损伤监测。首先针对Lamb波传播的特点,提出了匹配追踪方法的快速实现方案,该方法能准确地匹配失真变形的窄带脉冲信号,并识别Lamb波的模态;然后对由压电传感器采集到的Lamb波信号,采用匹配追踪方法提取特征信息,得到Lamb波的能量分布;在此基础上,考虑Lamb波在各向异性结构中传播速度的影响,将损伤处的散射波能量分布和各像素点对比度联系起来,得到损伤图像,将损伤的情况可视化。通过蜂窝夹层复合材料结构实验验证了该方法的可行性和有效性。

蜂窝芯体厚度对Nomex蜂窝夹层复合材料压缩性能的影响

以NRH-2-48芳纶纸为蜂窝芯体,碳纤维层合板为面板,制备了不同芯体厚度的Nomex蜂窝夹层复合材料,通过压缩试验研究了芯体厚度对复合材料压缩性能的影响,并探讨了芯体厚度与复合材料屈曲载荷和压缩破坏载荷的关系。结果表明:随芯体厚度的增加,复合材料的屈曲载荷和破坏载荷都相应增大,当复合材料的屈曲载荷与面板的破坏载荷相同时,蜂窝芯体厚度最佳。

蜂窝夹层复合材料结构非线性传热分析

考虑材料热物性随温度变化的影响,针对蜂窝夹层复合材料结构的特点,假定其内部的瞬态温度场的分布状况,并在此假定的基础上基于三维各向异性热传导理论及复合材料层合结构传热分析的热叠层方法,提出一种针对蜂窝夹层复合材料结构的改进的计算方法,并推导出蜂窝夹层复合材料结构瞬态温度场分析的有限元方程。应用这种方法对热物性非线性蜂窝夹层复合材料板的瞬态温度场进行分析,数值算例结果显示了材料特性的非线性对蜂窝夹层复合材料板热传导的影响,只有非线性程度很小时忽略非线性因素导致的误差才可被忽略;当非线性程度较强烈时,考虑非线性因素的计算结果与忽略非线性因素的计算结果就会产生很大偏差。

蜂窝夹层复合材料的压缩损伤声发射特征

应用声发射技术对蜂窝夹层复合材料压缩损伤过程进行了试验研究。分析载荷与声发射信号关联图,依据其损伤过程和声发射特征,发现随着加载条件下载荷的增加,复合材料的损伤逐步增大。在加载初始阶段,仅有少量声发射信号,各种表征信号量小幅度增加;在加载中期,声发射信号增多,各种表征信号量不断增大;在加载后期,声发射信号有明显突增,各种表征信号量急剧增加。复合材料压缩损伤破坏与声发射的幅值、能量、撞击、上升时间、持续时间和计数等参量特征相关。根据各阶段特征参量滤波后所得信号分布与实际断裂位置相吻合。

蜂窝夹层复合材料小质量冲击接触力的分析

研制了多角度小质量冲击试验机,可对蜂窝夹层复合材料进行不同角度、不同冲击能量的冲击。使用冲击加速度传感器测量冲击接触力。在已有仿真模型的基础上,使用降低面板抗弯刚度的方法来模拟分层损伤的产生,从而预测分层发生后的冲击接触力。实验结果表明,仿真得到的冲击力与前者吻合较好。通过仿真分析夹层板参数对冲击力的影响,发现面板的等效抗弯刚度和芯材的压缩强度对冲击周期和最大冲击接触力具有较大的影响,而芯材的厚度和模量则对冲击周期和冲击接触力的影响较小。

蜂窝夹层复合材料修补结构低速抗冲击性能

采用换芯挖补修理方法,对铝蜂窝夹层复合材料板进行单侧面层及蜂窝芯损伤的修理。对完整蜂窝夹层板和修理蜂窝夹层板进行落锤冲击实验,对比分析换芯挖补修理对蜂窝夹层板耐冲击性能的影响。采用X射线数字成像技术和宏观观察相结合的方法分析蜂窝夹层板在受到低速冲击时的损伤形式,研究其内部损伤规律,并对其冲击后剩余压缩性能进行表征。结果表明:完整蜂窝夹层板和修理蜂窝夹层板的损伤面积均随着冲击能量的增大而增大;相同的冲击能量下,完整蜂窝夹层板的损伤面积大于修理蜂窝夹层板的损伤面积;修理蜂窝夹层板的冲击载荷曲线类型较完整蜂窝夹层板发生了明显的变化,表现出较好的抗冲击性能,相同冲击能量下,修理蜂窝夹层板的CAI强度高于完整蜂窝夹层板;破坏机制包括冲击损伤破坏和压缩破坏的扩展,修理蜂窝夹层板蜂窝拼接区的抗冲击性能最好。

Nomex蜂窝夹层复合材料的自动铺丝成型工艺研究

采用自动铺丝技术成型蜂窝夹层结构复合材料,其可能产生的缺陷为蜂窝芯侧压变形和预浸丝架桥,分析了二者的形成机理和影响因素。为验证两种成型工艺,设计了阴模成型工装,提出了胶膜预黏接工艺和局部零张力铺放作为缺陷解决方案,对平板蜂窝夹层进行实际铺放验证。对比固化后的制件:对于斜削角度较大的蜂窝,阳模成型不能消除架桥;丝束架桥导致最终制件相应位置出现分层、缺胶缺陷;阴模工装有效避免了蜂窝侧压变形和丝束架桥,更适合自动铺丝成型。可为复杂型面蜂窝夹层构件的自动铺丝成型提供参考。

利用废旧纤维制备非织造布蜂窝夹层复合材料及其性能研究

以废旧纤维非织造布为原料,设计并制备了蜂格边长分别为15、20和30 mm的三种蜂窝夹层复合材料,并对非织造布面板的拉伸和弯曲性能以及蜂窝夹层复合材料的压缩和弯曲性能进行了测试。结果表明:非织造布蜂窝夹层复合材料的平压强度、芯子平压模量以及弯曲强度、芯子剪切应力和面板应力都呈现出随蜂格边长的增大而减小的趋势,其中以蜂格边长为15 mm的材料性能最佳。与传统蜂窝结构材料比较的结果说明,废旧纤维非织造布蜂窝夹层复合材料是一种可供选择的性能良好的轻质板材,具有潜在的应用市场。

轻质蜂窝夹层复合材料的制备及其吸波性能研究

研究并制备出吸波性能优异的轻质导电炭黑/聚氨酯树脂(CB/PUR)芳纶蜂窝夹层复合材料。将导电炭黑分散至聚氨酯树脂中,得到CB/PUR浆料,采用浸渍法制备了轻质CB/PUR蜂窝夹层复合吸波材料。利用扫描电子显微镜对制备的轻质CB/PUR芳纶蜂窝夹层复合吸波材料进行微观结构表征,研究增重量和双层结构对吸波性能的影响。结果显示,一定增重量下,双层结构时,复合材料表现出优异的微波吸收性能。

基于稀疏重构的蜂窝夹层复合材料板中Lamb波传播特性估计方法

针对航天器装备中蜂窝夹层复合材料板中的超声Lamb波传播特性难以准确估计的问题,提出基于导波信号稀疏表达与重构方法的传播特性曲线估计方法。首先,根据Lamb波传播的散射模型建立Lamb波在频率-波数域下的稀疏表达方程;然后,以Lamb波频率-波数域表达的稀疏性为约束条件,建立基于l_(1)范数的基追踪消噪求解方法;最后,通过提取重构的导波频率-波数域表达结果脊线,可准确获取Lamb波传播的频散速度曲线。在蜂窝夹层复合材料机翼结构上进行测试实验验证的结果表明,该方法能在有限次数的测试下保证传播特性曲线的估计精度,具有较好的工程应用前景。

蜂窝夹层复合材料镶嵌件承载能力试验验证

由于设备安装需要,金属镶嵌件成为蜂窝夹层复合材料连接的主要形式,镶嵌件的承载能力直接关系到设备安装是否安全可靠。为验证金属蜂窝夹层复合材料预制镶嵌件承载能力,本文设计了一套方便可行的试验方案验证镶嵌件拉伸、剪切及拉剪复合承载能力。试验结果表明金属镶嵌件剪切承载能力最好,拉剪复合承载能力最弱,试验破坏形式为金属镶嵌件和蜂窝之间发泡胶脱粘破坏,镶嵌件被整体拔出。

蜂窝夹层复合材料舵面对FES激励的动力学仿真技术

FES (FlightExcitationSystem)试验是通过机上FES系统产生激励、并借助伺服作动器输出舵面偏度信号 ,由此达到激励飞机结构的目的。本文针对蜂窝夹层复合材料舵面与伺服作动器所组成的新系统 ,将伺服作动器的数学模型简化为二阶线性系统 ,同时建立舵面的动力学模型 ,应用MSC/NASTRAN成功地实现了对舵面机上FES试验的动力学仿真。通过分析 ,全面了解和掌握了该系统的振动特性 ,并从中找出对蜂窝夹层复合材料舵面动力响应最为敏感的因素 ,为进一步指导舵面机上FES试验、有效抑制舵面振动提供了重要参考。

浅谈蜂窝夹层复合材料应用及成型工艺

1蜂窝夹层复合材料及其优势复合材料由于其优异的性能近年已备受关注。蜂窝夹层结构是一种复合材料结构形式,通常由2层或多层蒙皮(也称为“面板”)之间夹以一层轻质蜂窝夹芯并采用胶黏剂在一定温度和压力下复合成一个整体刚性结构(见图1)。其主要包括复合材料蒙皮材料、蜂窝材料和胶粘剂材料。目前的蒙皮材料根据固化温度可分为高温、中温、常温材料,按照材料体系可分为环氧树脂体系、氰酸酯树脂体系及双马树脂体系等.

蜂窝夹层复合材料四点弯曲性能和失效模式的研究

对共固化成型的蜂窝夹层复合材料四点弯曲进行了宏观力学和失效方式分析,研究了预浸布种类、夹层板滚筒剥离强度以及蜂窝芯厚度对四点弯曲破坏模式的影响以及破坏模式和四点弯曲性能的关系,为蜂窝夹层复合材料原材料合理选用提供了依据。研究结果显示:蜂窝芯厚度对四点弯曲性能影响显著,蜂窝芯厚度不同会出现三种不同类型的破坏方式;胶膜面密度对四点弯曲450 N载荷的挠度值影响较小,对四点弯曲强度影响较大;蜂窝芯厚度一定时,不同胶膜面密度样品出现两种破坏方式;蜂窝芯厚度和胶膜面密度一定时,面板性能增加,会出现两种不同的破坏方式。

蜂窝夹层复合材料的应用研究

随着世界各国对新材料研发投入力度的不断增加,新材料技术领域的各大难题也被不断地攻克,蜂窝夹层复合材料结构在赛车、建筑、包装、体育用品、船舰、海洋工程等各行各业得到越来越多的应用。本文简述了蜂窝夹层复合材料结构的组成、性能特点、种类和生产工艺,并浅析了蜂窝夹层复合材料在飞机、交通、建筑、船舶和海洋工业方面的应用。

蜂窝夹层复合材料悬臂梁损伤检测的试验研究

进行了用互相关函数幅值向量(crosscorrelation function amplitude vector,CorV)和连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)联合检测损伤的试验研究。采用蜂窝夹层梁试件,在保证试件其它结构参数一致的情况下,分别人为制造了不同位置的脱粘损伤。首先测试随机激励下完好结构和损伤结构的振动加速度响应,计算归一化的互相关函数幅值向量,再选取双正交小波函数分别对其进行连续小波变换,根据损伤前后小波系数的变化来检测结构的损伤状态,以小波系数差的模的最大的两个极大值作为损伤指标来进行损伤定位。该方法无需对结构建模,仅需获取结构损伤前后的时域振动响应信号。试验研究结果验证了用该文提出的联合检测方法检测蜂窝夹层复合材料结构损伤的有效性。