温度影响下碳纤维导线分层力学特性有限元分析

为探明温度对碳纤维导线分层力学特性的影响,考虑拐点温度,利用电热模块施加不同电压得到多种温度,并计算分析不同温度和拉断力条件下碳纤维导线的各层、各股和各截面应力应变分布.研究结果表明:拐点温度后,碳芯受到正向应力但铝绞线承受负向应力,使碳纤维导线失去了承担拉断力的作用;各股线的最大应力和应变均出现在线的两端,倒角位置的应力和应变结果略大于对应股线主体上的应力;碳纤维导线各个截面的最大应力均为正值,均出现在碳芯上,其靠近外力施加端截面的最大应力出现突然下降的现象;碳纤维导线更适用于各种温度条件,但应注意导线两端夹持位置和梯形截面中小截面的力学特性变化.

利用激光衍射法测量超细丝的直径

本文介绍了一种根据激光细丝衍射原理测量直径小于12μm超细丝直径的方法.本方法通过对细丝衍射的中央明条纹的衍射强度进行最小二乘法拟合,可获得高精度的细丝直径.本文利用三种不同波长的激光对碳纤维单丝和新疆长绒棉纤维进行实验,利用精度较低的教学光强探测器和智能手机的光传感器收集光强数据,可获得精确的实验结果.

基于分布式光纤传感技术的碳纤维复合芯导线缺陷识别方法

研究基于分布式光纤传感技术的碳纤维复合芯导线缺陷识别方法,有效采集导线应变信息,提升导线缺陷识别效果。创新性地根据偏振光时域反射原理,利用分布式光纤传感技术采集碳纤维复合芯导线应变信息;通过经验小波变换提取应变信息特征;利用自适应t分布改进的麻雀搜索算法,优化径向基神经网络权值,确定最佳径向基神经网络结构;按照邻近原则聚类应变信息特征,输出导线缺陷识别结果。实验证明:有无扰动时,该方法均可有效采集碳纤维复合芯导线应变信息,抗干扰效果较优;该方法可有效提取并聚类应变信息特征,精准识别导线缺陷。

TENSILE PROPERTIES AND INTERFACIAL FEATURE OF SiC COATED C/Al COMPOSITE WIRES UNDER ISOTHERMAL HEAT TREATMENT

The effect of different regimes of heat treatment on the tensile strength of SiC coated composite of C fibers reinforced Al wires has been investigated.Their tensile strength may increase under treatment either at 500℃ for 2h or 550℃ for 1h,but decrease over 600℃.After the strength tests of extracted fibers from composite wires,the SiC coating is an excellent protection to C fibers.EPMA and EDAX showed that the C/Al interface of the composite wires is stable under treatment below 600℃,but unstable at 650℃

碳纤维复合芯导线缺陷检测技术现状及进展

碳纤维复合芯导线有着低密度、高强度、高弹性模量、低线损等诸多优点,可以大幅度提升线路的运输容量,但是因为不耐弯折与其他人为因素使得其内部存在各种缺陷,最终导致断线事故的发生,严重危害线路的运行安全。分析了碳纤维复合导线的应用现状,总结了几种碳纤维复合芯导线的常用无损检测技术,针对各种技术的原理和特点进行了分析,简要叙述了相关技术的优点与不足。最后指出碳纤维复合芯导线的无损检测技术依然需要大量的研究工作。

电弧喷涂碳纤维增强铝基耐蚀减磨复合涂层研究

目的制备耐蚀减磨性能优异的碳纤维增强铝基复合涂层。方法利用粉芯丝材技术制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材,再利用电弧喷涂技术将制备的复合粉芯丝材制备成复合涂层。对铝基涂层使用SEM、XRD进行微观形貌、物化性能检测,使用摩擦磨损试验机、电化学工作站、中性盐雾试验机等对涂层的摩擦学、耐腐蚀性能等进行检测,综合评价在涂层体系中添加碳纤维对铝基涂层性能的影响。结果添加碳纤维的铝基复合涂层相较于纯Al涂层,其摩擦学性能得到显著提升,摩擦系数由纯Al涂层的~0.4下降至~0.2,磨损率由纯Al涂层的~2.0×10^(-3)mm^(3)/(N·m)下降至~8×10^(-4)mm^(3)/(N·m),相关指标均下降了50%以上。同时,利用扫描电子显微镜观察涂层表面的磨痕及对磨副的划痕,并分析了铝基涂层的磨损机理,结果表明,Al/CFs复合涂层主要以磨粒磨损为主导机制,而纯Al涂层则以粘着磨损为主导机制。通过电化学工作站测试涂层的动电位极化曲线和Bode曲线分析涂层发生腐蚀的趋势,其电化学结果表明,添加碳纤维后不显著影响铝基涂层的耐腐蚀性能。进一步中性盐雾试验结果表明,中性盐雾试验720 h后,铝基涂层均未出现明显的腐蚀产物,涂层展现了优异的耐腐蚀性能。结论利用粉芯丝材技术和电弧喷涂技术可以制备碳纤维增强铝基复合粉芯丝材及其涂层,在不影响原有铝涂层耐腐蚀性能的前提下,添加碳纤维可显著降低复合涂层的摩擦系数和磨损率,使涂层具有耐蚀减磨性能,可拓展铝基涂层在耐蚀减磨领域中的应用。

大厚度碳纤维复合材料C型梁制造工艺创新比较

通过对比手工铺贴与自动铺丝2种方法在制造大厚度碳纤维复合材料C型梁时不同的效果,研究不同工艺方法对产品质量的影响和内部质量控制关键因素。大厚度C型梁由于铺贴工艺方法的改变,对产品内部质量产生不同影响。为了获得高质量大厚度碳纤维航空复合材料制件,在飞机新材料应用和设计上有意义,收集了同一产品20次制造的产品存在的纤维皱褶/屈曲和无损质量情况,对C型梁产品产生的内部质量问题,针对单一变量进行对比试验分析讨论。结果表明:由于手工铺贴与自动铺丝对材料压实方法和缺陷表现不同,应在采取不同工艺方法时,针对性地调整层间压实、预压实参数、压力垫方案,解决大厚度C型梁内部质量控制难的问题。

廊涿干渠PCCP断丝管加固处理施工技术

PCCP作为一种新型的硬质管材,具有承受更高的内在和外在压力,防腐能力强,便于施工安装、接头切合程度良好等优点,在现代化建设中使用频率较高,尤其在河北省南水北调配套工程中得到了广泛运用。根据河北省南水北调配套工程廊涿干渠PCCP管道出现的断丝现象,介绍运用更换钢管及管内壁粘贴碳纤维布进行断丝管加固处理的施工工艺及方法,为同类施工提供参考。

《光缆增强用碳素钢绞线》行业标准修订研究

基于光缆增强用碳素钢绞线生产和使用现状,第二次修订《光缆增强用碳素钢绞线》行业标准,并对材料、抗拉强度、弹性模量等方面进行技术研究。本标准对企业生产和用户验收具有一定的指导意义。

混凝土路面碳纤维发热线融雪化冰研究

采用有限元法分析了布置碳纤维发热线的混凝土路面融雪化冰的性能。利用ANSYS热分析模块,建立了布置碳纤维发热线的混凝土路面的有限元分析模型,通过与室内、室外混凝土板的升温试验结果对比,验证了模型和计算方法的正确性。在此基础上,根据实际气象情况,计算了在不同环境温度和风力等级下,不同发热线布置间距、不同输入功率下混凝土路面的温度-时间曲线,进而得到了不同厚度的冰层完全融化所需要的时间,可以为工程设计提供参考。

碳纤维发热线布置于路面融雪化冰间距研究

碳纤维发热线布置于水泥混凝土路面或桥面通电升温融化路面冰雪可避免传统除冰盐对路面结构及土壤生态环境所造成的破坏。Ansys模拟了路面及冰柜内混凝土小板布置不同间距发热线的温度场分布,结果表明在环境温度为-25℃,无风,发热线间距取小于10cm时,板表面平均温度可达到0℃以上,且温度分布均匀满足融雪化冰要求,这和冰柜内小板的间距布置试验结果基本一致。

预埋碳纤维发热线沥青混凝土融雪试验研究

为研究埋设碳纤维发热线路面结构的融雪效果,制作沥青混凝土-水泥混凝土复合试块,呈S型预埋碳纤维发热线,在冬季室外环境下进行升温试验、实时融雪试验和积雪融化试验。结果显示:发热线埋深4cm、间距8cm、电压36V时发热效果优良;环境温度为-3.4℃,通电30min试件表面温度达到0℃;环境温度为-1.7℃,自然降雪180min积雪32mm时,通电试块积雪为0mm;环境温度为-1.7℃,人工堆雪30mm,通电150min时完全融化;环境温度为-5.1℃时,通电试块表面温度最终稳定在-3.3℃左右,积雪难以融化。研究表明,碳纤维发热线的布设形式、环境温度、积雪厚度、通电时间、通电电压都会影响融雪效果。

连续式碳纤维自发热机场道面温升规律试验研究

针对布置连续式碳纤维线的自发热机场混凝土道面,分别制作了内设6K、12K、24K发热线的水泥混凝土板,并在不同室外环境、不同输入功率下进行了温升规律现场试验。试验结果表明:1距离发热线越近,温升越快,温度越高;2发热线间距为10cm时,板面不同位置的温差在3℃以内,温度均匀性良好;3温升效果主要由输入功率决定,当环境温度在-10℃且输入功率为382W/m2时,3.5h后板面温度即可超过3℃;4自然环境对板面温升影响显著,板面温度变化与环境温度变化趋势一致,环境温度降低3℃,板面温度将会随之降低20%以上;5混凝土道面板散热慢,可以利用余热进行融雪化冰。

连续式碳纤维自发热机场道面融雪化冰试验研究

为研究布置连续式碳纤维线的自发热机场混凝土道面的融雪化冰规律,制作了内设6K、12K、24K发热线的水泥混凝土板,展开不同功率、不同厚度等条件下的室外融雪化冰试验,并进行了机理分析。结果表明,1在板内设置隔热层可以减少混凝土板的蓄热量,提高融雪化冰的效率;2输入功率和冰雪厚是决定融雪时间以及耗电量的主要因素,一定范围内,功率每增加50W/m2,化雪时间缩短1.14h,节省电量0.25k W·h/m2,雪厚每增加1cm,化雪时间延长0.69h,耗电量增加0.35k W·h/m2;3对道面进行提前预热不仅可以避免道面积雪,而且通过采用间歇式供电可以节约能耗。

小径级杉木制备内置碳纤维电热线地热地板

以小径级杉木六棱柱体锯制的层板为芯层和底层,并在芯层内置碳纤维电热线,制备三层结构地热地板,测试在不同电压下地板的导热性能和尺寸稳定性。结果表明：试板经0.5h左右即达到平衡温度,最终可达30-35℃,表面温度分布均匀,电压的提高有助于地板的导热效能,并能够显著提高地板最终平衡温度;组坯方式对地板面层温度及尺寸稳定性均无明显影响,但对传热稳定性有一定影响;长时间加热时地板的尺寸稳定性有待提高。

碳纤维复合芯导线损伤检测

针对碳纤维复合芯导线抗剪切强度低、易劈裂,其损伤无法用肉眼识别,易造成断线事故的问题,探讨利用超声波和红外线对碳纤维复合芯棒损伤进行检测的可行性,实际测试结果证明,利用超声检测短距离碳纤维复合芯棒的缺陷是可行的。

碳纤维网与短切丝协同增强混凝土梁试验研究

分析了碳纤维网的密度、层数与预埋位置以及碳纤维短切丝的长度与掺量对混凝土梁抗折性能的影响。结果表明:预埋碳纤维网与掺入碳纤维短切丝均能显著提升混凝土梁的抗折性能;碳纤维网密度为20 mm×20 mm时,距混凝土梁上表面125 mm时的增强效果最佳;双层碳纤维网的增强效果明显优于单层碳纤维网;同时掺入碳纤维短切丝可继续提升混凝土梁的抗折性能,且掺量2%、长度6 mm的碳纤维短切丝提升效果最佳。

自加热玻璃纤维织物增强复合材料的性能测试与分析

复合材料广泛应用于航空领域,但是飞机表面存在结冰和积雪的情况,给其航行带来巨大隐患。以碳纤维和康铜丝为加热丝,织出两种不同加热丝的玻璃纤维织物,再与聚酯树脂复合成板,随后测试了两种不同加热丝的复合板的加热性能和拉伸力学性能。结果表明,两种复合板的加热性能良好且差异较小,随着通电加热的时间增长,两种复合板的拉伸强度和弹性模量都出现下降的趋势,但加热丝为碳纤维的复合板的力学性能明显好于康铜丝复合板。因此,加热丝为碳纤维的复合板可以作为飞机的融雪化冰材料使用。

炭纤维导电发热布的织造工艺

采用高强低伸纱线作为经、纬纱,在靠布边的地方引入金属丝作为导电电极,纬向等距离地引入炭纤维与经纱交织成布,将电极接在低电压上,供电后能在短时间内导电发热,形成新的导电发热产品——炭纤维导电发热布.从发热布的组织结构、生产工艺以及金属丝与炭纤维能良好交织等方面探讨了发热布织造过程中所需要解决的一些技术问题.

碳纤维发热线温升特性研究

碳纤维发热体替代金属发热体是一种必然的趋势。研究了碳纤维发热线在空气中工作时的温度、时间、电压、电流的变化规律,进行了不同规格、长度、电压的升温试验,拟合温升曲线得到了温度变化与时间的数学关系式。研究结果表明:碳纤维发热线在空气中工作时最高温度和长度成反比、和电压成正比。其研究成果将为碳纤维的应用提供工程参考。