壳聚糖/聚己内酯接枝共聚物的均相合成与表征

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)为反应介质,研究了壳聚糖与ε-己内酯的均相接枝共聚反应,考察了反应温度、时间、催化剂用量等对接枝率的影响,并利用红外光谱、核磁共振氢谱、热重分析、X射线衍射等对接枝共聚物进行了表征。结果表明,均相条件下壳聚糖与ε-己内酯的接枝共聚反应时间短、效率高,在反应温度为105℃,反应时间为8 h,催化剂Sn(OCt)2的用量为ε-己内酯质量的0.1%,ε-己内酯与壳聚糖摩尔比为20时,接枝率达到了近250%;ε-己内酯的接枝引入改变了原始壳聚糖的结晶结构,导致接枝共聚物的热稳定性较原始壳聚糖有所降低。

壳聚糖在离子液体中的均相接枝共聚

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为反应介质,壳聚糖(CS)与L-丙交酯(L-LA)发生均相接枝共聚反应,得到了壳聚糖与L-丙交酯的接枝共聚物。考察了单体和催化剂的用量、反应的温度和时间对接枝率的影响规律。并利用红外光谱、核磁共振氢谱、热重分析等对接枝共聚物进行了表征,证实了L-丙交酯在壳聚糖分子链上发生了接枝共聚。实验结果表明,在[BMIM]Cl中进行的L-丙交酯与壳聚糖的均相接枝共聚反应效率高于非均相反应。

壳聚糖与L-丙交酯接枝共聚物的均相和非均相合成

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)为均相介质,以二甲基亚砜为非均相介质,研究了L-丙交酯与壳聚糖接枝共聚物的合成,并考察其接枝反应的反应效率,利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射分析(XRD)等对接枝共聚物进行了表征。结果表明,均相反应能缩短反应时间,具有更高的反应效率,且在[BMIM]Cl中更高;均相接枝共聚物趋于无定型,但其热稳定性高于非均相接枝共聚物。

三维编织复合材料渐进损伤的非线性模型及强度分析

建立了考虑周期性位移边界条件的细观体胞模型,对三维编织复合材料的渐进损伤过程进行数值模拟。采用Eshelby-Mori-Tanaka方法计算含损伤裂纹的材料的刚度矩阵,并将有限元网格尺寸和单元裂纹尺寸引入损伤演化方程,有效地降低了模拟结果对有限元网格的依赖程度。通过计算得到了材料应力应变的非线性关系和失效时的极限强度,并分析了材料的破坏机理。结果表明,大编织角材料的破坏模式主要是基体失效与纤维横向拉剪破坏,模拟计算结果与文献中的实验值吻合较好。

复合材料机械连接数值分析研究进展

数值计算方法可以有效解决工程实际中的力学问题,针对复合材料机械连接结构,根据有限元数值分析的一般流程,从力学建模、载荷计算、后处理分析及参数优化几个方面对当前复合材料连接性能方面的数值研究进行了总结,对影响复合材料连接强度的因素进行了归纳,列举了部分采用有限元方法进行湿热环境下的强度、疲劳分析的研究成果,最后对未来复合材料连接力学问题数值研究的方向提出了展望。

三维四步编织复合材料刚度和强度的数值模拟

为了研究三维四步法编织复合材料的力学性能,利用ANSYS有限元软件对材料的细观体胞模型进行数值模拟,计算三维编织复合材料的宏观弹性常数,讨论了纤维编织角和体积比对弹性常数的影响。采用不同的强度准则分别对纤维束和基体材料进行强度校核,从而得到材料发生破坏时失效单元的体积百分比。根据失效单元的分布情况分析材料的破坏机理,进而预报材料的拉伸强度。模拟计算结果与实验值吻合较好。

高性能中空纤维复合膜基膜的研制

以聚砜为基质材料,选用无机盐为成孔添加剂,同时加入不同相对分子质量的聚乙二醇,纺制了用于制备中空纤维复合膜的基膜.实验结果表明,基膜的水通量随着铸膜液中聚砜质量分数的增大而减小;随无机盐含量的增大而上升;随聚乙二醇相对分子质量的增大而明显提高,且在相对分子质量为10000时达到最大值;铸膜液的温度越高,基膜水通量越大,但断裂强度有所下降;芯液中溶剂的质量分数增大,基膜水通量减小,断裂强度增大;随着空气浴高度的增长,基膜水通量增大.

含口盖复合材料圆柱壳轴压屈曲性能分析

对完整复合材料圆柱壳进行了轴向压缩破坏试验,得到了圆柱壳的载荷-应变曲线和破坏载荷,试验结果表明:在轴压载荷作用下,圆柱壳的破坏形式为屈曲破坏。结合ANSYS有限元软件对复合材料圆柱壳进行屈曲分析,有限元计算结果与试验结果一致,验证了模型和计算方法的有效性。利用所建立的模型,对圆柱壳的铺层顺序进行改进设计,分析了铺层角度对开口圆柱壳屈曲载荷的影响。在开口处加装复合材料口盖进行补强,计算了不同口盖铺层方式下的柱壳屈曲强度。计算结果表明:优化复合材料叠层顺序可提升结构的屈曲载荷,开口后圆柱壳的轴向屈曲载荷大幅降低,加装口盖可使开口圆柱壳的轴向稳定性得到有效的增强。提出了一种提高含口盖的复合材料圆柱壳轴向屈曲强度的改进设计方法,为复合材料壳体的稳定性设计提供参考。

大展弦比飞机机翼弯曲变形分析和测试方法

将大展弦比飞机机翼简化为变截面悬臂梁结构。基于线性叠加原理,将变截面梁划分为n段,推导出梁挠度的计算方程。根据机翼实际尺寸,并考虑机翼自重和外挂载荷建立变截面梁模型,将梁划分为5段、10段、20段计算梁的挠度。利用ANSYS有限元软件中几何非线性迭代方法,分析变截面梁受均布载荷时的变形。理论计算结果和有限元仿真结果吻合,验证了该计算方法的有效性。为计算大展弦比飞机实际飞行过程中机翼实时弯曲变形,在机翼上布置应变计并进行地面标定试验,得到载荷与应变之间的关系方程和机翼各段的弯曲刚度。通过采集飞行实测应变数据,结合标定方程将机翼各测试切面应变-时间历程转化为载荷-时间历程,再利用挠度计算方程计算机翼的实时弯曲变形情况。为大展弦比飞机飞行过程中机翼变形测试提供了一种工程测试途径。

复合材料垂尾表面应变计粘贴技术

应变电测法是飞机飞行载荷测试最常用的方法之一。研究了纤维增强层合复合材料垂尾的飞行载荷应变电测方法。首先建立复合材料垂尾有限元模型,计算了在均布载荷下垂尾表面应变分布。然后根据有限元仿真应变分布结果,避开应力集中部位选取应变片粘贴位置,设计载荷测试电桥,利用载荷标定试验可测得垂尾的飞行载荷。最后对相同层数不同铺层顺序的垂尾模型进行计算,对应变片粘贴位置的表面应变进行细观分析和比较,分析了铺层顺序对表面应变的影响。计算结果表明,表层铺层角度对应变测试结果有较大影响,复合材料结构应变测试时应考虑结构的铺层顺序;而在载荷测试时,选取线性应变区则可不考虑该影响。

高地隙喷杆喷雾机底盘可靠性试验

对高地隙喷杆喷雾机底盘结构可靠性进行了有限元仿真和实测试验,计算了底盘结构薄弱部位的积累损伤。基于ANSYS有限元软件分析底盘结构的应力分布并确定结构薄弱部位。对喷雾机底盘进行载荷谱实测试验,绘制了结构测试部位在典型使用工况下的载荷-时间历程。利用有限元软件计算结果,建立测试部位和薄弱部位载荷之间的关系方程。结合实测数据得到底盘薄弱部位的载荷-时间历程,采用雨流法进行数据统计处理,基于Miner线性损伤法则计算各个典型工况下底盘薄弱部位的积累损伤,根据喷雾机工作实际使用情况对典型工况下的损伤加权平均,得到底盘结构的实际使用寿命。

壳聚糖在4种咪唑型离子液体中溶解性的研究

研究、比较了壳聚糖在4种咪唑型离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIM]Ac)、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM]Ac)和氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([AMIM]Cl)中的溶解性,提出了可能的溶解机理,并利用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和X-射线衍射(XRD)等研究了溶解后再生的壳聚糖的结构和性能的变化.结果表明,这4种离子液体对壳聚糖的溶解能力不仅与阴离子有关,也受阳离子结构的影响,其中[EMIM]Ac对壳聚糖的溶解能力最强,在[EMIM]Ac中110℃下壳聚糖的溶解浓度达到15.5 wt%;随着溶解温度的升高和溶解时间的延长,壳聚糖在离子液体中的溶解浓度增加,但黏均分子量下降;溶解后再生的壳聚糖热稳定性有所降低,结晶结构也发生了转变,从α型转变成β型.

基于安装结构实测发动机推力的载荷标定方法

针对某型航空发动机,在其安装结构的主要承力构件上进行应变计布置和桥路设计.分别对发动机安装结构部件和结构整体进行载荷标定试验,以此建立结构应变输出与载荷输入关系方程.并在此过程中对推力的标定方程进行相关性和显著性分析,相关系数和F值分别达到0.999和22 000以上.推力计算值与加载载荷比较,单向和两向加载的工况下误差均在2%以内.结果表明:标定方程具有较高的精度.将标定方程代入实测飞行数据,得到发动机推力-时间历程曲线,与发动机燃油流量-时间历程曲线进行对比,两者变化趋势相吻合,进一步验证了发动机推力载荷测试方法的有效性和可行性,为飞机实际飞行时航空发动机推力的测量提供了一种可实施的技术途径.