转向架用碳纤维复合材料起吊板铺层工艺设计与试验研究

文章以轨道交通车辆典型承载件起吊板作为研究对象,面对减重要求及制造成本的压力,提出一种碳纤维复合材料起吊板替代方案,从理论分析方法、成型工艺和试验验证等多方面进行了设计和改进优化,其中,为应对碳纤维复合材料平铺模压成型构件易开裂的问题,创新性地提出了0°环向缠绕与包覆铺设相结合的铺层工艺。对碳纤维复合材料起吊板进行无损检测和拉伸试验测试,最终结果显示,该起吊板完全满足承载要求,实现轻量化65%,抗拉伸性能明显增强。

碳纤维复合材料在汽车上的应用概述

碳纤维复合材料具有密度小、模量高、比强度高等优点,是优异的轻量化材料之一。为探寻碳纤维复合材料在汽车上的应用趋势,文章对近几年碳纤维复合材料在国内外汽车上的应用情况进行了详细分析,发现虽然碳纤维复合材料轻量化效果极佳,但存在成本较高、工艺复杂、效率低下等诸多问题,现阶段还主要应用于国内外的高端车型。由于碳纤维复合材料具有炫丽的外观,深受年轻人喜欢,以“运动套件”的形式开发碳纤维复合材料外饰件,是未来碳纤维复合材料在汽车上应用的主要增长点。

碳纤维增强聚乳酸复合材料体外降解特性

制备了碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)骨折内固定复合材料, 研究了体外降解过程中其力学性能的变化。结果表明: 在体外降解过程中, C/PLA复合材料的各项力学性能均有不同程度的下降, 但经过硝酸处理后的C/PLA复合材料降解速度缓慢, 表明界面结合强度的提高对降解过程起抑制作用。

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。

碳纤维复合材料汽车B柱加强板的优化与性能分析

通过建立B柱总成的有限元仿真模型,在等刚度原则下,对碳纤维复合材料B柱加强版进行自由尺寸优化、尺寸优化、铺层角度优化设计,并对B柱总成进行三点弯曲有限元仿真,获取优化后模型的最大位移及最大强度.通过真空导入成型工艺制作B柱加强板样件,并对碳纤维复合材料B柱总成进行三点弯曲试验,校核总成的强度指标.最后基于2018版C-NCAP标准分析整车侧面碰撞性能.通过对比刚度、弯曲性能、侧面碰撞侵入量、侧面碰撞侵入速度、侧面碰撞加速度,优化设计后的碳纤维复合材料B柱加强板可在保证刚度、强度及侧面碰撞性能的前提下替代原钢制B柱加强板,并使B柱加强板减重1.376 kg,减重比达到76.4%.

碳纤维复合材料板热冲压成形试验研究

材质轻量化和结构轻量化是降低汽车整质重量的有效途径。其中,质轻且比强度高的纤维增强树脂复合材料已经越来越多的应用于汽车设计和制造中。为解决传统复合材料件成形效率低、制造成本高等问题,进一步扩展复合材料在汽车制造业中的应用,提出一种采用非等温模具对复合材料板直接进行热冲压的复合材料成形新方法。该方法对模具进行非等温加热,使用非等温模具通过接触传热将复合材料中需要发生变形的区域进行局部加热,借助复合材料加热到一定温度下软化的特点,随着模具的运动逐步成形工件,工件在模具作用下固化。进行复合材料板球面形件的热拉深成形试验研究,分析成形温度对试件拉深过程的影响。试验结果表明,碳纤维增强树脂基复合材料具有良好的热冲压性能,成形效率高,成形的球面件质量好,表面光洁。由于树脂软化,拉深过程载荷随着成形温度升高而降低。

碳纤维复合材料修补带孔铝合金板的强度性能

研究了不同的复合材料补片、不同的胶粘剂、不同的表面处理方式、不同的修补粘接长度 ,对带孔铝合金板的修补拉伸强度的影响 ,探讨了带损伤的常用航空铝材。采用复合材料技术修复后 。

钢球斜侵彻碳纤维复合材料板的实验研究

为了研究碳纤维复合材料板(CFRPs)在斜侵彻下的抗弹性能,利用一级轻气炮对碳纤维复合材料板进行了70~280m/s速度范围的0°、30°和45°的侵彻贯穿实验,通过高速摄影技术测量了弹体速度和弹道轨迹。分析了冲击角度对弹道极限、能量吸收和弹道偏转的影响。结果表明:在冲击能量较低时,靶板在正冲击下的能量吸收率比斜冲击高,而当冲击能量较高时则恰好相反;此外,由于弹体穿过层合板的穿透长度随着冲击角度的增加而增加,弹道极限随着冲击角度的增加而增加;而冲击角度对弹道偏转的影响则随着冲击速度的变化而变化。

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。

碳纤维缠绕复合材料在潜水外压容器上的应用

在铝合金圆筒体外以浸渍树脂碳纤维进行缠绕复合增强，增强后的筒体耐静水外压能力大幅度提高；整体缠绕的全复合材料筒体，在耐静水外压能力及减轻自身重量方面也获得了明显的效果。此外，在铝合金细长圆管的外壁复合缠绕碳纤维，能有效地提高圆管对轴向压载荷的抗失稳与抗屈曲破坏能力。

脉冲电磁场参数对碳纤维增强聚乳酸复合材料体外降解性能的影响

碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)复合材料是较为理想的可降解骨折内固定材料。文中研究了不同脉冲电磁场(PEF)参数作用下C/PLA的体外降解特性。结果表明,改变脉冲电磁场的电压和频率,对C/PLA降解过程中的吸水率、质量保持率以及力学性能具有较大影响,并主要影响界面降解;模型分析指出,PEF电压和频率改变了C/PLA降解过程的H+、OH-等离子的运动轨迹,进而影响界面处高浓度离子聚集区的分布。在PEF设备固定情况下,调整电压和频率可有效控制C/PLA的体外降解过程。

碳纤维复合材料加固混凝土板的有限元计算与分析

建筑工程中广泛采用混凝土板,而对大面积板采用碳纤维复合材料(CFRP)对混凝土结构进行加固补强是一项先进的技术。本文介绍了碳纤维布材料的性能及碳纤维加固技术的主要功能、特点,并用ANSYS有限元软件进行了计算分析。

碳纤维复合材料板热弯曲试验研究

为解决传统复合材料件成形效率低、制造成本高等问题,提出一种采用加热模具对复合材料板直接进行热冲压的复合材料成形新方法。该方法使用局部加热模具将复合材料板中需发生变形的区域进行局部加热,并借助复合材料加热到一定温度下软化的特点,使其随模具的运动逐步成形,并在模具作用下固化。对复合材料板V形件的热弯曲成形进行了试验研究,分析了成形温度、加载速度和开模温度对成形后工件精度的影响规律。试验结果表明:碳纤维复合材料板热弯曲性能良好,成形力小;通过测量试件室温回复角度发现,复合材料的热弯曲成形回复角度随着成形温度的降低而增大,随着开模温度的降低而减小。

外贴碳纤维复合板加固钢筋混凝土梁

总结了用外贴碳纤维复合板加固钢筋混凝土梁的试验结果。为了研究加固效果 ,共进行了 2

内贴式碳纤维复合材料压阻模型的建立及应用

在外力作用下,隧道衬砌很容易发生破裂,采用碳纤维复合材料(CFRP)对衬砌进行加固。以土层双向压力传递为依据,建立CFRP加固衬砌受力模型,结合CFRP在外力作用下电阻变化规律,得到内贴式CFRP压阻模型;以拉林铁路隧道衬砌破损为例,采用CFRP压阻模型进行监测,根据压阻模型进行理论计算,并与压阻监测值进行对比,验证模型的可行性。结果表明:在土层双向荷载作用下,CFRP加固体受到均布围压和带三角函数的围岩压力及剪切应力的组合作用;在组合外力作用下,压阻模型理论曲线呈指数分布,电阻阈值明显,而监测曲线呈线性分布,电阻阈值不明显,理论值与监测值之间存在一定误差;CFRP压阻模型能够较好地反映出衬砌在外力作用下的电阻变化。

风电叶片用碳纤维复合材料研究进展

双碳背景下,为实现净零排放,作为清洁可再生能源的风能的大规模利用已是全球共识,特别是随着发电成本的降低及节能减排需求的提升,全球风能发电行业发展迅猛。随着风电叶片长度的不断增加,碳纤维复合材料因其轻质高强、可设计性及低成本等优势,成为风电行业不可替代的主要原材料。本文回顾了全球风电市场及风电叶片的成型工艺和材料,重点阐述了维斯塔斯风电叶片主梁的革命性创新设计成果-拉挤碳板叠层灌注工艺,碳板主梁提高了叶片强度,降低了叶片质量,并有效降低制造成本,极大地促进了碳纤维复合材料在风电叶片上的应用;展望了风电叶片的发展趋势,随着风电行业迎来更大的发展,必将进一步提升碳纤维复合材料的需求。

碳纤维缠绕复合材料在潜水外压容器上的应用

在铝合金圆筒体外以浸渍树脂碳纤维进行缠绕复合增强，可大幅度提高筒体的耐静水外压能力，整体缠绕的全复合材料筒体，在耐静水外压能力及减轻自身重量方面也获得了明显的效果。此外，在铝合金细长圆管的外壁复合缠绕碳纤维，能有效地提高圆管对轴向压载荷的抗失稳与抗屈曲破坏能力。

碳纤维增强复合材料正交网格加筋板的屈曲

本文用瑞利-里兹法求解正交网格加筋的碳/环氧对称角铺设层合板的屈曲压力,并给出了主要公式。文中还给出了试验结果及其与理论的比较。

纤维波纹对层间增韧碳纤维/环氧复合材料单向板力学性能的影响

本文采用层间增韧型碳纤维/环氧预浸料X850,通过碾压预制的面外波纹和预浸料叠层中插入预浸料条两种方法,分别制作了含面内纤维屈曲和面外纤维褶皱缺陷的单向层板,成型固化采用热压罐工艺。对复合材料中的两种纤维波纹进行了表征,并对拉伸与压缩性能进行了测试分析。实验结果表明:得到了波纹比不同的复合材料试样,纤维含量一致且无其他缺陷;在所预制的波纹比范围内,面外褶皱对层板的拉伸性能影响较小,压缩性能小幅降低,而拉伸及压缩性能对面内屈曲非常敏感,随波纹比增大,强度、模量及试样的破坏模式均发生显著变化,说明纤维波纹形式对该类缺陷的评估十分重要。

铺层参数对碳纤维复合材料板的隔振性能影响研究

碳纤维复合材料铺层参数对其振动特性影响很大。以碳纤维复合材料板为研究对象,从理论上分析了碳纤维复合材料板在自由振动下的模态特性,并运用有限元模型分析了铺层参数(铺层角度,铺层厚度,铺层顺序)对碳纤维复合材料板隔振性能影响特点。结果表明,在单一铺层中,±45°的铺层隔振性能更好;铺层厚度对碳纤维复合材料板隔振性能影响不大;与循环铺层方式相比,对称铺层方式更有利于提升碳纤维复合材料板的隔振性能。