表面粗糙度对聚氯乙烯板搭接强度的影响

为验证不同表面粗糙度的聚氯乙烯(pvc)塑料板材搭接接头强度性能,用不同目数的砂纸分别对多组pvc板材进行打磨(打磨长度为30 mm),用表面粗糙度仪器测量表面粗糙度并用高倍显微镜检测表面情况;结果表明60目—400目砂纸打磨的板材表面粗糙度依次减小,表现为R_a值由10.84μm减小至1.503μm。用不同表面粗糙度的板材与硅橡胶粘结成搭接件进行拉伸强度试验,得出不同的表面粗糙度的搭接件具有不同的搭接强度,用60～100目砂纸打磨的板材搭接接头能承受的最大拉伸力由1.858 kN增大至2.063 kN,搭接强度逐渐增大;用100～400目砂纸打磨的板材搭接接头能承受的最大拉伸力由2.063 kN下降至1.567 kN,搭接强度逐渐降低,对照组为未经任何表面处理的板材搭接件,能承受的最大拉伸力为1.380 kN,搭接强度最低;实验表明对于pvc塑料板材与硅橡胶的搭接件,用100目的砂纸打磨后的搭接性能最好。

预制装配式拱涵搭接强度与结构稳定性分析

为了分析确定预制装配式拱涵的结构稳定性和搭接强度,采用ABAQUS软件进行有限元模拟分析。结合施工案例,根据加载方式、拱涵各构件之间的搭接情况建立模型,从设置凹槽和不设凹槽两个方向开展分析。在不设凹槽的情况下,涵台水平位移和搭接强度均满足设计要求。在设置凹槽的情况下,涵台水平位移更小、搭接强度与不设凹槽时接近,说明装配式拱涵的结构稳定,搭接强度满足设计要求。

防水卷材搭接缝剥离强度及不透水性影响因素研究

通过对比试验研究了不同类型防水卷材搭接缝施工方式、卷材外观、胶层厚度以及搭接施工后热处理、浸水处理等因素对卷材搭接缝剥离强度和不透水性的影响。结果表明,不同类型防水卷材搭接缝剥离强度在热处理和浸水处理后有一定增长;改性沥青防水卷材热熔搭接只要严格按工艺要求施工,搭接缝不透水性均有保障;自粘聚合物改性沥青防水卷材搭接的平整度控制对于搭接缝不透水性至关重要;高分子自粘胶膜防水卷材的搭接缝不透水性受胶层厚度和搭接平整度的影响较大,背胶必不可少。

碳纤维增强热塑性复合材料感应焊接的温度控制及接头强度

随着热塑性复合材料在航空领域的用量日益增加,如何解决结构复杂热塑性航空部件的连接问题引起了研究者的广泛关注。利用其可二次成型的特点可采用焊接,感应焊接是其中一种快捷、可靠的连接方式。感应焊接工艺过程稳定,可实现连续化焊接,是一种人为因素介入较少、小(焊接装置小)、快(焊接速度快)、灵活的焊接技术,也被视为热塑性复合材料连接技术未来最重要的发展方向。本文采用热电偶测温研究了连续碳纤维增强聚苯硫醚(CF/PPS)焊接试样厚度方向上温度分布及温度随时间的变化规律,确定了不同功率下焊接试样可焊的最长时间。采用定点焊接的方式研究了焊接功率及时间对单搭接剪切强度的影响,并探索了不同植入层用于CF/PPS热塑性复合材料感应焊接的可行性。

超高性能混凝土中钢筋早龄期搭接黏结试验研究

超高性能混凝土(UHPC)作为预制结构湿接头时的传力性能是至关重要的。在这种情况下,接头中采用钢筋搭接的方式进行传力是一种方法。当接头中钢筋的搭接空间有限时,需要研究后浇UHPC中钢筋的黏结行为,特别是在施工的早期阶段。就这一问题进行了试验研究,对处于3d龄期的UHPC,进行了搭接拉拔试验,考虑了钢筋锚固长度、搭接长度和钢筋净间距对搭接黏结行为的影响。结果表明:对于施工早期的后浇UHPC接头,锚固长度为6倍钢筋直径已可满足结构设计要求,相比普通混凝土,有效缩减了钢筋锚固长度;在钢筋保护层厚度大于钢筋净间距条件下,钢筋净间距对搭接黏结强度的影响较小;存在最优搭接长度,建议搭接长度为锚固长度的1/3能最大程度发挥搭接情况下UHPC对钢筋的黏结锚固性能。

活性粉末混凝土中带肋钢筋搭接性能试验研究

为明确活性粉末混凝土RPC(reactive powder concrete)中带肋钢筋搭接连接的受力性能,合理确定RPC中纵筋的搭接长度,以纵筋搭接长度、RPC强度、搭接钢筋净距和配箍率为试验参数,对39个RPC中的钢筋搭接连接试件进行对拉试验,获得各试验参数对RPC中带肋钢筋搭接连接性能的影响规律。结果表明:对拉荷载作用下,RPC中带肋钢筋搭接连接分别出现钢筋拔出和拉断两种破坏模式,对于保护层厚度小于2倍钢筋直径的拔出破坏试件,一般还伴随外围RPC劈裂裂缝的出现;对于拔出破坏试件,搭接区域的搭接强度随搭接长度增大而略有减小、随RPC强度和配箍率的增加而增大;相较于搭接长度为100mm的试件,搭接长度为150mm试件的搭接强度约减小5%;强度等级为100MPa、120MPa和150MPa的RPC与直径为20mm带肋钢筋间的搭接强度分别约为17.5MPa、19.5MPa和21.1MPa;相较于未配箍筋试件,配箍率为0.34%和0.75%试件的搭接强度分别提高7.8%和13.1%;相较于钢筋净距为20mm试件,净距为0和40mm试件的搭接强度分别约减小5%和8%,但净距40mm试件搭接强度的降低主要是由于试件RPC保护层厚度过小,使得钢筋外围RPC产生劈裂所致。根据试验结果,建立搭接区域钢筋表面搭接强度及临界搭接长度的计算公式,并以该文及其他研究者的试验结果验证了所提公式的适用性,据此可确定带肋钢筋在RPC中的临界搭接长度。

螺旋箍筋约束叠合剪力墙14 mm竖向钢筋搭接性能试验研究

针对螺旋箍筋约束叠合剪力墙14 mm竖向钢筋搭接试件进行了拉拔试验,共设计了7个试件.为避免加载偏心,试件采用2对2搭接方式,试验参变量为搭接长度(0.25l_(a),0.45l_(a),l_(a)为钢筋基本锚固长度),配箍率(0,0.8%,2.8%,3.1%)和混凝土强度(C45,C55).其中,4个试件的搭接钢筋预先开槽,重点研究不同参变量对粘结应力分布规律的影响.搭接长度为0.45l_(a)试件组的试验结果表明:当配箍率为0.8%时,搭接试件叠合界面不发生劈裂破坏,钢筋屈服后拔出,峰值强度和对应滑移值较无箍筋约束试件的特征值分别提升了27.1%、158.4%;当配箍率从0.8%增加到2.8%时,峰值强度和对应滑移值分别提升了2.1%、38.1%,钢筋被拔出并拉断.开槽钢筋的搭接性能试验结果表明:搭接长度为0.45l_(a)时,试件的应力分布均呈多峰型分布,无箍筋试件的最大应力峰靠近自由端,2.8%配箍率试件的最大应力峰靠近加载端,两试件最大应力峰峰值分别为20.9 MPa,20.2 MPa,相差3%;搭接长度为0.25l_(a),配箍率为3.1%时,两种不同混凝土强度试件的粘结应力分布均呈双峰型分布,两试件最大应力峰峰值分别为17.37 MPa,17.5 MPa,相差1%.

热压作用下菌丝体粘接杨木单板的机理研究

菌丝体复合材料在成型过程中,菌丝体作为粘合剂发挥着至关重要的作用。基质表面与菌丝体形成特殊的胶合界面,热压可改善界面的结合性能,对于复合材料的力学性能具有重要影响。以杨木单板为研究对象,采用云芝栓孔菌(Trametes versicolor)、木蹄层孔菌(Fomes fomentarius)和血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)3种白腐菌对其定殖14 d,在热压作用下构建菌丝体/木材胶合界面,并通过单搭接拉伸剪切试验评估杨木单板/菌丝体的界面胶合强度。结果表明:菌丝体/杨木单板胶合界面的形成过程中,白腐菌腐朽引起单板表面性质的变化,热压促进了界面层的反应。血红密孔菌菌丝体膜的胶合性能最优,在150℃,1.5 MPa的热压条件下,其胶合强度可达(1.34±0.11)MPa。菌丝体与木材之间的胶合界面通过机械互锁、氢键、席夫碱反应和木质素再聚合形成。研究结论可为菌丝体复合材料的性能调控提供参考。

搅拌头倾斜角对搅拌摩擦焊AA2014-T6铝合金焊接接头强度和显微组织的影响（英文）

结合各种焊接参数,包括焊接速度、转速、轴肩和搅拌针直径、搅拌头倾斜角等,搅拌摩擦焊(FSW)已经广泛应用于制造铝合金接头。FSW参数能够显著影响焊接强度,其中,搅拌头倾斜角是一种重要的过程参数。因此,本文作者研究搅拌头倾斜角对搅拌摩擦焊铝合金(AA2014-T6)搭接焊接强度的影响。搅拌头倾斜角的变化范围为0°~4°,等值增量为1°,其他参数保持一致。采用宏观和微观组织分析、显微硬度测量、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法对搅拌摩擦搭接接头的搭接剪切强度进行测定。结果表明,当搅拌头倾斜角为1°~3°时,可获得无缺陷的焊接接头;当倾斜角为2°时,可获得具有最大剪切强度(14.42 kN)和显微硬度(HV 132)的接头。采用1°和3°倾斜角焊接的接头其剪切强度较差,这是搅拌摩擦焊过程中焊接区域内物料流动不平衡导致的。

珊瑚海砂海水混凝土中CFRP-钢复合筋搭接性能

为研究珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)中碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢复合筋(简称“复合筋”)搭接连接受力性能,合理确定CSSC中复合筋的搭接长度,以复合筋直径、搭接长度、保护层厚度、混凝土强度、搭接净距、配箍率、混凝土及筋材种类为试验参数,对27组共81个搭接连接试件进行了对拉试验,获得了各试验参数对CSSC中复合筋搭接连接性能的影响规律。结果表明:当搭接长度小于17倍复合筋直径(d_(c))时,试件发生拔出-劈裂破坏,反之则发生拉断破坏。发生拔出-劈裂破坏时,复合筋表面出现严重的剪切损伤;当搭接长度小于14dc时,试件的搭接强度约为7.2 MPa,当搭接长度大于14d_(c)时,试件的搭接强度随搭接长度的增大逐渐减小;保护层厚度大于4d_(c)或CSSC轴心抗压强度大于30 MPa后,试件搭接强度的变化基本上可以忽略;增大配箍率,搭接强度逐渐增大,且劈裂裂缝的宽度显著减小;与钢筋试件相比,复合筋试件搭接强度的降幅超过25%。基于试验结果,建立了CSSC中复合筋搭接强度及搭接长度计算公式,计算结果与试验结果相符,并参考《混凝土结构设计规范》简化了搭接长度的计算公式。

CF/PEI复合材料超声焊工艺优化及机理研究

碳纤维复合材料(CFRP)广泛应用于航空航天领域,高效连接技术是影响CFRP构件制造成本和使用安全的关键因素之一。利用超声焊技术对碳纤维增强聚醚酰亚胺树脂基复合材料(CF/PEI)进行焊接,采用单搭接剪切强度(LSS)测试研究了超声焊接压力和焊接时间对复合材料超声焊接头强度的影响,利用扫描电镜对断面微观形貌进行表征;并对实验数据进行线性拟合分析,结合BP神经网络与遗传算法对时间和压力参数进行优化并预测接头强度;最后研究了保压时间对接头强度的影响机理。结果表明:当焊接时间为2.5 s,焊接压力为0.45 MPa时,LSS达到最大值为25.6 MPa,较高的焊接强度是由于接头表面形成致密稳定的结构所致;BP神经网络将实验数据细化,遗传算法模拟出的LSS值为24.8 MPa,与实验结果误差仅为3%;随着保压时间的增加,超声焊接头强度呈现先快速增大后趋于稳定的变化趋势,当保压时间为5 s,时焊接界面处的熔融树脂基本固化完全,PEI树脂与碳纤维形成致密结构,焊接头强度达到稳定。

水性聚氨酯热熔胶的制备及性能

以甲苯二异氰酸酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯(PBA)、聚环氧丙烷醚三醇(PPO)为主要单体,2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为羧基单体,1,4-丁二醇为扩链剂合成了聚氨酯预聚体,并以三乙胺为中和剂,进一步制备了阴离子水性聚氨酯乳液。考察了交联单体PPO含量对乳液及胶膜性能的影响。结果表明,n(PBA)∶n(PPO)=9∶1时,乳液稳定性好,聚氨酯膜的拉伸强度为44.18 MPa,断裂伸长率为742.94%,其热分解温度为239℃,对皮革的黏接强度高于皮革的内聚强度,对不锈钢的黏接剪切强度为14.76 MPa。

复合材料用国产中温固化结构胶膜性能研究

研制了一种新型国产中温固化结构胶膜ACTECH®1206F,通过DSC、流变、挥发分和单位面积重量等测试表征其理化性能,通过单搭接剪切强度、滚筒剥离强度、平面拉伸强度等测试表征其对不同基材的粘接性能,并与目前常用的进口胶膜FM-73进行对比试验。结果显示,与FM-73相比,ACTECH®1206F胶膜在室温下Al-Al单搭接剪切强度、室温下碳纤复合材料单搭接剪切强度、室温下蜂窝夹层结构平面拉伸强度等方面表现较好,室温下Al-Al单搭接剪切强度可达37.7 MPa,室温下碳纤复合材料(BA3202W)单搭接剪切强度可达28.8 MPa,室温下蜂窝夹层结构平面拉伸强度可达10.32 MPa。同时,通过SEM观察了ACTECH®1206F胶膜树脂浇铸体的断口形貌,断口较为粗糙,具有明显的曲折裂痕,是典型的韧性断裂,表明ACTECH®1206F胶膜树脂具有良好的韧性。整体来看,ACTECH®1206F胶膜整体性能与FM-73大致相同,可以基本满足民机复合材料领域对中温固化结构胶膜的需求。

PA6/不锈钢热压复合界面性能研究

采用机械抛光、化学刻蚀以及退火分别对304不锈钢表面进行预处理,并利用自制模具将聚酰胺6(PA6)注塑试样与不锈钢进行热压成型。力学性能测试结果表明,经过机械抛光后的不锈钢与PA6热压的搭接强度为3.31MPa,而经过抛光、化学腐蚀和退火处理后,复合制件的搭接强度达到17.48 MPa,失效模式由界面失效变为内聚失效;扫描电子显微镜、原子力显微镜观察结果表明,化学刻蚀后的不锈钢表面具有微纳米孔洞,热压时塑料熔体进入金属表面微纳米孔洞形成锚定效果;傅里叶红外光谱分析结果表明,PA6与退火处理后的金属表面氧化物形成了化学键;锚定结构与化学键合有利于提高复合件的力学性能。

CF/PPS热塑复材试片感应焊接工艺初步研究

通过热电偶在位监控,研究了CF/PPS热塑复材试片感应焊接过程中的温度变化过程及温度分布情况。在此基础上探索了试片感应焊接工艺,重点研究了风冷、加压两种工艺方法对感应焊接效果的影响。观察了焊接试片形貌,分析了焊接工艺参数、方法对焊接试片形貌的影响。测试了感应焊接试片的单搭接强度,并与模压制造的单搭接试片性能进行了对比,提出了对工艺方法进一步改进的设想。

顺酐化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物离聚体的制备及其结构和性能

在甲苯/环己烷混合溶剂体系中考察了顺酐化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)的制备条件,得到马来酸酐/SBS过/氧化苯甲酰质量比为30/100/1、SBS质量浓度为0.10 g/mL、过氧化苯甲酰/甲苯引发液的滴加时间为10 min及75℃下反应4 h的较为理想的反应条件。在此条件下既可以避免凝胶的生成,又可获得较高的接枝率(6.87%)。所得顺酐化SBS经氢氧化钠溶液中和后生成钠离聚体,傅里叶变换红外光谱分析证实接枝反应和离聚体的合成均得到预期的产物。差示扫描量热分析结果表明离子化微区的存在使得离聚体在高温段有1个玻璃化转变温度。离聚体的拉伸强度、搭接剪切强度和乳化性能均随顺酐化程度的提高而改善。

风冷和导热板对CF/PPS复合材料自感应焊接的影响

随着热塑性复合材料在飞机上的用量日趋增多,感应焊接作为未来热塑性结构件连接技术的最重要发展方向而倍受重视。感应焊接技术目前存在的主要问题在于焊接过程中最高温度面难以锁定于焊接面,而常位于更靠近线圈的表面附近。本文针对连续碳纤维增强聚苯硫醚(CF/PPS)层合板,研究了空气喷嘴和陶瓷导热板对于CF/PPS复合材料感应焊接过程的影响规律。结果表明,空气喷嘴和导热板的使用均可以有效地降低焊接过程中层合板上表面的温度,避免靠近线圈的上表面树脂在焊接过程中发生高温熔融或降解,从而保证CF/PPS自感应接头的外观完整性。此外,本文研究了单向预浸料制备的CF/PPS层合板进行自感应焊接的可行性。结果表明,由0°和90°交替铺层的CF/PPS层合板由于内部存在交流导电回路,可在低频高功率条件下实现自感应焊接。

激光处理对CFRP与铝胶接性能的研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。但CFRP表面惰性高,使得CFRP与其他异质材料复合时的胶接强度低,不能满足使用。采用激光(光纤激光器)对CFRP进行表面处理后,再与铝进行胶接测试。利用SEM、接触角测试和光学轮廓仪测试对不同脉宽的激光处理后的CFRP表面形貌、表面能、表面粗糙度进行研究。结果表明,随脉宽增加,处理后的CFRP表面树脂残留量减少,表面粗糙度增加,表面自由能也相应增加。对比激光处理与机械打磨两种方式与铝的胶接性能发现,激光处理的CFRP与铝的胶接强度比未处理提高了1.95倍,比打磨处理提高了1.02倍。对其胶接断面进行分析可知,激光处理试样的断裂模式主要为纤维撕裂破坏。

新型壳聚糖-邻苯二酚化学固壁剂合成与性能评价

泥页岩地层井壁不稳定是物理因素和化学因素共同作用的结果,基于多元协同井壁稳定理论,加强物理封堵和化学胶结是钻井液稳定井壁作用的重要技术措施。笔者以壳聚糖、含有邻苯二酚结构的聚合物为单体,采用席夫碱-还原反应方法制备出一种新型化学固壁剂SDGB,并对其性能进行实验研究。实验结果表明,SDGB分子中含有芳环结构和邻苯二酚、胺基等官能团,可与金属离子发生螯合作用,形成稳定的共价键,其相对分子质量约3万。采用搭接抗剪强度测试、页岩滚动分散实验、岩心单轴抗压实验、扫描电镜分析等实验方法评价了其化学固壁特性。结果表明,SDGB具有较好的化学胶结作用,可提高岩样在水中的搭接抗剪强度,增强岩样浸泡后的抗压强度,有效抑制泥页岩水化分散;SDGB可胶结岩样微孔隙、微裂缝中的松散矿物,从而对其进行有效封堵、固结;以化学固壁剂SDGB为关键处理剂,优化出了一套水基钻井液配方,体系在130℃、16 h热滚前后流变性能、滤失性能稳定。

膨润土在有机硅导电黏合剂中应用

在α,ω-二羟基聚硅氧烷中添加膨润土和镀银铜粉,制备了有机硅导电黏合剂。着重考察了膨润土填充量对导电黏合剂搭接剪切强度、剥离强度、导电性能及硬度的影响。研究结果表明:随着膨润土填充量的增加,能够显著增加导电黏合剂固化后的导电性能,电阻率先降低后趋于稳定;黏合剂的硬度则随膨润土填充量的增加逐渐增大,搭接剪切强度、剥离强度则是先增大后逐渐降低。当w(膨润土)=10%(相对于黏合剂总质量而言)时,导电黏合剂体积电阻率小于0.01Ω·cm,邵氏硬度为63A,剥离强度为1.00 N/mm,搭接剪切强度为0.84 MPa。