钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接静力学性能研究

对钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接进行静力学性能研究。先对相同试件宽度及连接端距下的2种不同料厚组合的钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接试件进行静力学试验,而后对同一料厚组合不同试件宽度W及连接端距E下的盲端拉铆连接组合进行静力学试验,以研究钢板与碳纤复合材料盲端拉铆连接的静力学性能、失效模式以及试件宽度、连接端距对其静力学性能的影响。研究表明:采用盲端拉铆钉连接钢板与碳纤板可获得较好的力学性能;碳纤板与钢板盲端拉铆连接组合的失效模式及连接最大破坏载荷与三维编织碳纤板切割方向相关;试件宽度及连接端距对连接的失效模式及最大破坏载荷均有影响。

三维编织异型碳纤维预制体的研究

新一代武器装备的快速发展和战略技术指标的不断提高,迫切需要在高性能纤维增强复合材料生产工艺和制备技术方面加速攻关突破。三维编织碳纤维预制体由于其可设计性强,特殊的耐腐蚀性能,耐疲劳性好等优点,在各种武器装备的轻量化、小型化和高性能化上起到了至关重要的作用。以三维编织异型碳纤维预制体为对象,研究数字模拟三维编织动程,分析分散减纱工艺及不等层设计工艺原理,为三维编织异型碳纤维预制体的净近成型的实现作理论参考。

玻纤/碳纤三维编织一体成型多异质界面复合材料电磁屏蔽性能

为减少电磁波在碳纤维复合材料表面反射,减少二次污染,采用玻纤作为阻抗匹配层,为增强复合材料对电磁波的吸收,构造玻纤-碳纤多异质界面,通过多次反射延伸传播路径消耗电磁波;采用三维混杂编织工艺设计并制备3种玻纤/碳纤一体成型多异质界面预制件,再通过真空辅助树脂传递模塑成型技术固化得到复合材料H-G/C、H-G/C/G和H-G/C/G/C,研究分析3种复合材料的电磁屏蔽性能和轴向静态压缩性能。结果表明,3层结构的H-G/C/G复合材料在频率为12.34GHz时屏蔽效能高达71.14dB,X波段内平均吸收功率系数为0.77,屏蔽机制以吸收为主,抗压缩强度为254.59MPa,复合材料表现出低反射、高屏蔽效能和高抗压缩强度特性。

碳纤维双边柔性法兰压缩刚度计算方法

综合复合材料细观力学的复合原理、修正复合原理提出了碳纤维(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)双边柔性法兰刚度计算方法,基于三维弹性理论推导了复杂铺层法兰的等效材性参数,根据法兰根部的变形协调条件,利用梁弯曲近似微分方程推导了法兰压缩刚度计算表达式。为分析与验证压缩刚度理论模型,基于既有铺层法兰,建立了3组法兰管试件的有限元模型,令管身端部承受均匀分布的压力,求解获得法兰根部的轴向压缩位移继而求得压缩刚度。结果表明,在同样法兰材质和相同荷载作用下,法兰越厚,对应的压缩刚度越小,有限元模型获得的压缩刚度在初始阶段略有增加,在30 MPa左右的压应力时达到稳定,理论模型计算的压缩刚度值则不随荷载变化。3组试件有限元模型与理论模型计算结果误差不超过4%,表明CFRP双边柔性法兰压缩刚度计算方法正确可行。

基于MQL的碳纤维复合材料制孔表面质量及切削力试验

目的 减少碳纤维增强复合材料(CFRP)制孔表面毛刺及边缘凸起等缺陷。方法 对比研究在干切削和微量润滑(MQL)2种加工条件下碳纤维增强复合材料(CFRP)的制孔,在切削速度一定时,探究切削方式、进给速度对制孔尺寸精度、表面质量、切削力的影响。采用方差分析对各影响因素及其权重进行分析。结果 得出了切削方式和工艺参数对制孔尺寸精度、切削力、表面质量的影响规律。试验结果表明,在微量润滑条件下,由于润滑和降温的影响,表面毛刺得到有效去除,纤维断面平整,剪切作用明显,抑制了由温升所引起的边缘隆起膨胀现象,试样的表面质量得到显著提高,切削力整体降低。在干切削和微量润滑条件下对制孔尺寸精度影响最大的是切削方式。对于切削力,在干切削时受到切削方式的影响最大,在微量润滑条件下受到进给速度的影响最大,随着进给速度的增大而增大。结论 在现有试验条件下,微量润滑的加工质量总体上优于干切削的加工质量,其制孔尺寸的精度整体更高,其切削力最大降低了84.26%。

有限元分析不同材料对超短种植体的影响

目的 应用有限元分析研究不同种植材料对超短种植体及周围骨的应力影响效果,旨在为超短种植体修复下颌第一磨牙的应用奠定理论基础。方法 通过SoildWorks软件建立下颌骨模型和三种不同材质的一段式超短种植体模型,三种材质分别为氧化锆(ZrO)、钛锆合金(Ti-Zr)、碳纤维加强型聚醚醚酮(carbon fiber reinforced polyether ether ketone, CFR-PEEK)。采用ABAQUS有限元软件模拟咬合力对每个模型施加轴向以及斜向载荷,运算并分析种植体及周围骨的应力分布情况。结果 CFR-PEEK组种植体以及皮质骨的Von-Mises应力值低于Ti-Zr组和ZrO组。结论 采用超短种植体修复骨量不足的下颌第一磨牙区,从生物力学角度分析采用CFR-PEEK比Ti-Zr和ZrO更有优势。

三维编织碳纤维/环氧复合材料的吸湿特性及外应力的影响

采用真空浸渍法制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂(C3D/ER)复合材料,研究了该复合材料的吸湿特性及外应力的影响。讨论了应力对C3D/ER复合材料吸湿行为的作用机理。结果表明,与环氧树脂不同,C3D/ER复合材料的吸湿行为不能用Fick第二定律描述。外应力可加速吸湿初期复合材料的吸水和力学性能的下降,但可降低复合材料平衡吸湿量和最终力学性能的下降幅度。分析表明,吸湿过程中C3D/ER复合材料力学性能的高低取决于其吸湿量的大小。

三维四向编织复合材料弹性模量数值预报

对三维四向编织复合材料的参数化建模技术进行了研究 ,提出了一种“米”字型枝状体胞的计算模型 ,较为真实地模拟了该材料的细观结构 ;在此基础上讨论了相应的边界条件和约束条件并应用有限元方法计算了该材料的纵向、横向弹性模量 .通过与实验结果的对比可见 。

三维四向编织复合材料剪切性能的数值预报

应用三维四向编织复合材料的参数化建模技术 ,在“米”字型枝状体胞计算模型基础上 ,讨论了该材料在剪切变形中体胞的边界条件 ,较为真实地模拟了该材料的细观结构 ,进一步对该材料的剪切模量进行了数值预报 ;最后通过结果的分析 ,总结了剪切模量随不同编织角及纤维体积含量的变化关系。

三维编织炭纤维复合材料的摩擦磨损性能研究

用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了不同条件下三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能 ,并用 XL30 ESEM型扫描电子显微镜对磨痕和磨屑表面形貌进行了观察和分析 .结果表明 :在干摩擦条件下 ,随着纤维含量的增加 ,复合材料的耐磨性提高 ;当 pv值低于 63N· m/s时 ,材料的摩擦系数和磨损率较高 ,主要磨损机理为粘着磨损和疲劳磨损 ;当 pv值大于 63N· m /s时 ,材料的摩擦系数和磨损率明显降低 ,主要磨损机理为粘着磨损 .在润滑条件下 。

三维编织碳复合材料的制备及其力学性能研究

采用真空辅助RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂 (C3D EP)复合材料 ,通过对树脂的粘度特性和固化特性的分析 ,确定了最佳的工艺参数。金相显微镜对复合材料微观结构的观察表明树脂对纤维的浸润良好。同时 ,还研究了该工艺制备的C3D EP复合材料的力学性能 ,结果表明随着纤维体积比的增加 ,复合材料的硬度、弯曲强度和冲击强度均提高 ,断口的扫描电镜观察表明复合材料的破坏方式是以脆性断裂为主。

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦磨损性能研究

采用 RTM工艺制备了不同纤维体积比的三维编织碳 /环氧 (C3D/EP)复合材料。采用 MM- 2 0 0摩擦磨损试验机对其摩擦磨损特性进行了研究 ,并对 C3D/EP复合材料的磨损机理进行了分析。结果表明 ,纤维体积比、载荷和滑动速度对复合材料的摩擦系数和磨痕宽度均有明显的影响 ;C3D/EP复合材料的磨损机理主要为疲劳磨损和粘着磨损 ,当载荷或速度较小时 ,以疲劳磨损为主 。

用溶胶-凝胶法制备碳纤维三维编织物增强氧化铝基复合材料的研究

本文研究了溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－ｇｅｌ）法制备碳纤维三维编织物增强氧化铝（Ａｌ２Ｏ３）基复合材料的成型工艺及其力学性能，研究了两种主要起始物Ａｌ（ＮＯ３）３、ＡｌＣｌ３配制的氧化铝溶胶对复合材料成型工艺和力学性能的影响。分别以Ａｌ（ＮＯ３）３和ＡｌＣｌ３为起始物，制备得到Ⅰ＃、Ｉ＃复合材料。研究表明，以Ａｌ（ＮＯ３）３为起始物配制的溶胶粘度较小，利于材料的致密化。经过溶胶浸渍、凝胶、裂解１３个周期后，Ⅰ＃材料的密度和室温三点弯曲强度分别为１．８６ｇ／ｃｍ３和１４５．２ＭＰａ，而ＩＩ＃材料的密度和室温三点弯曲强度分别为１．６３ｇ／ｃｍ３和１０４．１ＭＰａ，材料均呈典型的韧性断裂模式。用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察试样的断口形貌，发现断口表面有大量的纤维拔出，纤维表现了较好的增韧效果。

三维针刺C/SiC复合材料的结构特征和力学性能(英文)

采用化学气相渗透法制备了在厚度方向上具有纤维增强的三维针刺碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料,复合材料的密度和气孔率分别为2.15g/cm^3和16%。三维针刺C/SiC复合材料中的针刺纤维将各层紧密结合在一起,其层间抗剪切强度显著提高,为95MPa,比二维碳布叠层C/SiC复合材料的剪切强度(35MPa)高171.4%。三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别为159MPa和350MPa,断裂模式为非脆性断裂,包括:裂纹扩展、偏转,碳纤维的拉伸断裂和逐步拔出。

界面对三维编织复合材料的吸湿行为的影响

研究了不同界面结合状况的三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的吸湿行为,通过对炭纤维表面氧化处理提高了复合材料的界面结合强度。对复合材料的断口和吸湿复合材料的表观形貌进行了SEM观察。结果表明,吸湿过程满足Fick扩散;强界面结合抑制了三维编织复合材料吸湿,降低了水的扩散系数。

碳纤维二维编织管状织物的编织工艺

针对碳纤维在二维编织过程中不耐扭折、易受损断纱的问题,通过拉伸性能实验和导纱瓷眼折角磨损实验分析了碳纤维复丝的可编织性能,探讨了纱管在缠绕过程中应注意的问题。在24锭二维编织机上编织了8种不同工艺参数的碳纤维管状编织物,研究了编织工艺对织物外观起毛情况及力学性能的影响。结果表明:碳纤维复丝的断裂强度为86.39 c N/tex,断裂伸长率为1.12%,断裂强度远高于其他纤维,但延伸性差;影响碳纤维复丝在导纱瓷眼处折角磨损程度的因素依次为牵引力、折角、编织速度;在编织纱线根数不变的情况下,随编织节距的减小,管状编织物的面密度逐渐增加,起毛现象严重,编织物的拉伸断裂强力降低。

空气氧化处理对三维编织炭复合材料性能的影响

利用真空浸渍法制得三维编织炭纤维增强环氧复合材料,研究了空气氧化处理前后炭纤维表面状态的变化以及表面处理对三维编织复合材料力学性能的影响。结果表明:空气氧化处理使炭纤维的比表面积和表面粗糙度发生了变化,随着氧化温度和氧化时间的增加,炭纤维的比表面积有不同程度的增加;但同时伴随着炭纤维强度的下降。经450℃-1h空气氧化处理后,复合材料的弯曲强度、弯曲模量和剪切强度分别提高了149%,91%和29%,但冲击强度下降了23%。

热压辅助先驱体裂解制备三维编织碳纤维增强Si-O-C复合材料的研究

以聚硅氧烷为先驱体 ,采用先驱体转化法制备三维编织 Cf/ Si- O- C复合材料。研究发现 ,第一次裂解时采用热压辅助可以明显提高材料的致密度和力学性能。第一次在 1 6 0 0℃ / 1 0 MPa的条件下热压裂解 5 min,后续真空浸渍 -常压裂解处理六个周期所制得的材料具有较高的力学性能 ,其弯曲强度和断裂韧性分别为 5 0 2 MPa,2 3 .7MPa.m1 /2 。讨论了制备工艺对材料结构和性能的影响 。

炭纤维编织物中引入SiC微粉的超声工艺研究

为缩短先驱体浸渍裂解制备炭纤维三维编织物(3D-BCf)增强SiC陶瓷基复合材料的工艺周期,在3D-BCf中采用超声浸渍法预先引入SiC微粉。考察了微粉粒度、浆料SiC/无水乙醇(EtOH)质量比等参数对引入SiC微粉体积分数的影响。结果表明,当SiC微粉粒度为0.4μm、浆料SiC/EtOH质量比为1∶1时超声浸渍效果最佳,在3D-BCf中引入SiC微粉的体积分数可达到16.4%,预先引入SiC微粉可以缩短材料的致密化周期。

二维编织碳纤维缝合线耐磨损性能的研究

针对碳纤维丝束和捻线在纺织预制件或预浸料的缝合过程中易发生起毛、断丝的情况,设计了二维管状编织结构的碳纤维缝合线.采用TM式丝抱合力试验机对不同编织工艺参数的缝合线试样进行耐磨损性能试验,并与丝束试样和捻线试样比较.结果表明:二维管状编织结构碳纤维缝合线的耐磨损性比丝束和捻线有大幅度的提高;直径和花节长度对耐磨次数影响较大,张力300cN时,比花节长度为2.1的试样的耐磨次数为相同细度丝束的4.08倍,张力200cN时,此试样耐磨次数为相同细度丝束的12倍.