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电热作用对碳纤维增强树脂基复合材料层板冲击性能的影响
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作者 路鹏程 卞文熙 +1 位作者 安俊龙 祖浩轩 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期85-91,98,共8页
针对航空结构用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层板结构在低电流(安培级)作用下对其冲击性能和吸能特性的影响进行研究。结果表明,电热作用使得CFRP层板的温度迅速升高,随着电流强度增加,电热作用产生的焦耳热显著增加;同时,CFRP层板... 针对航空结构用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层板结构在低电流(安培级)作用下对其冲击性能和吸能特性的影响进行研究。结果表明,电热作用使得CFRP层板的温度迅速升高,随着电流强度增加,电热作用产生的焦耳热显著增加;同时,CFRP层板的电阻率随电流强度增大而降低,呈现出温敏效应。在相同冲击能量下,随着加载电流强度增加,CFRP层板的冲击响应完全不同,临界损伤冲击应力和最大冲击应力随加载电流强度增大而减小,且下降幅度随之增大;随着加载电流强度增加,CFRP层板对冲击能量吸收显著增加。冲击损伤分析可知,在相同冲击能量下,CFRP层板的冲击损伤面积随着电流强度增加而增大,损伤程度越严重,失效机制由基体裂纹、微小分层转变为大量纤维断裂、基体破碎等,即冲击损伤模式由微弱的冲击损伤转变为可见的冲击损伤;冲击凹坑深度也随着电流强度增加而显著加深,冲击凹坑回弹率也显著降低。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 电热作用 温度场 低速冲击 损伤分析
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湿热和电热作用对复合材料力学性能的影响 被引量:1
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作者 路鹏程 孙凌丰 +1 位作者 王宏洋 李娜 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期90-94,99,共6页
对民用航空器结构用碳纤维树脂基复合材料(CFRP)进行吸湿性能研究,测试其吸湿率随时间的变化规律,同时监测吸湿过程中试样电阻率的变化规律,对饱和吸湿试样再进行通电处理,获取脱湿率与通电电流的关系,之后对未处理、吸湿及吸湿/通电处... 对民用航空器结构用碳纤维树脂基复合材料(CFRP)进行吸湿性能研究,测试其吸湿率随时间的变化规律,同时监测吸湿过程中试样电阻率的变化规律,对饱和吸湿试样再进行通电处理,获取脱湿率与通电电流的关系,之后对未处理、吸湿及吸湿/通电处理试样进行弯曲性能测试,通过观察弯曲断口处裂纹走向及断口形貌,分析湿热、湿热/电热作用对CFRP弯曲性能的影响。结果表明,试样吸湿率随吸湿时间延长呈先上升后趋于稳定的趋势,其电阻率呈先下降后稳定的变化规律,饱和吸湿试样经通电处理后,脱湿率随电流增加而增大,但试样湿含量不能降低为0。吸湿后小电流2~4 A(ρ=33.4~66.8 m A/mm^2)处理,试样弯曲性能较单纯吸湿试样有所提升,弯曲断裂后试样并未分离成两部分,吸湿后大电流5~6 A(ρ=83.6~100.2 m A/mm^2)处理,造成试样弯曲强度下降,弯曲断裂表现为脆性断裂。 展开更多
关键词 复合材料 电热作用 脱湿率 弯曲性能 断口形貌
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CFRP层板电热作用下温度场及内应力变化 被引量:1
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作者 路鹏程 陈栋 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期115-121,共7页
航空器用碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料结构在其服役期间会受到复杂环境作用,低强度电流引起的电热作用是 CFRP 复合材料结构特有的、尚未引起足够关注的损伤形式,针对这一现象,以民用航空器用 CFRP 复合材料层板结构为研究对象,采用试... 航空器用碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料结构在其服役期间会受到复杂环境作用,低强度电流引起的电热作用是 CFRP 复合材料结构特有的、尚未引起足够关注的损伤形式,针对这一现象,以民用航空器用 CFRP 复合材料层板结构为研究对象,采用试验方法和有限元分析软件 ANSYS 对不同直流电流强度作用下的 CFRP 复合材料层板温度场分布和热应力变化进行系统研究和分析。利用复合材料电热测试平台对单向层板和不同角度铺层层板在不同电流强度下的表面温度进行测试。结果表明,电流作用产生的焦耳热使 CFRP 复合材料层板温度迅速升高,随着电流强度增加,其温度随之增加;同时利用 ANSYS有限元软件对其电热温度场模拟,获得电热温度结果与试验结果吻合良好。当电热作用达到稳态温度时,CFRP 复合材料层板内部存在梯度温度;CFRP 复合材料铺层方向对电热温度场大小和分布影响明显,而且电热作用下 CFRP 复合材料层板内应力值与电流强度具有良好的线性关系。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂复合材料 电热作用 数值模拟 温度场 热应力
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电热耦合作用对含预置损伤CFRP层合板剩余强度的影响
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作者 牛一凡 卢操 姚佳伟 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期108-113,162,共7页
基于实验室自制电热耦合测试平台,获得含预置分层与预置纤维断裂碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板的表面电热温度场分布,并对不同电热耦合作用后的复合材料层合板试样进行了弯曲性能测试,结合失效模式分析,探究了电热耦合作用对含... 基于实验室自制电热耦合测试平台,获得含预置分层与预置纤维断裂碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板的表面电热温度场分布,并对不同电热耦合作用后的复合材料层合板试样进行了弯曲性能测试,结合失效模式分析,探究了电热耦合作用对含预置损伤CFRP层合板剩余强度的影响及作用机制。研究结果表明:不同的损伤形式对电热响应温度场存在明显影响;相比于完好试样,分层试样与纤维断裂试样的弯曲性能和树脂基体的性能更为相关,电热耦合作用导致的后固化效应对两类预置损伤试样的性能提升效果更为明显,缓解了由预置损伤导致的性能劣化。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 预置损伤 电热耦合作用 剩余强度 弯曲性能
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电热作用对碳纤维树脂基复合材料力学性能的影响 被引量:7
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作者 路鹏程 毕亚芳 +2 位作者 王志平 张俊 张国尚 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2223-2229,共7页
采用复合材料电热实验平台,测试碳纤维树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)电热作用下温度场变化规律,同时从单丝拉伸断裂界面剪切强度、短梁剪切性能变化和剪切断口等多方面揭示电热作用对CFRP力学性能的影响机制。... 采用复合材料电热实验平台,测试碳纤维树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)电热作用下温度场变化规律,同时从单丝拉伸断裂界面剪切强度、短梁剪切性能变化和剪切断口等多方面揭示电热作用对CFRP力学性能的影响机制。结果表明:电热作用会使CFRP整体温度迅速升高,在约4min时达到稳态温度,随着电流强度的增大,CFRP层板表面温度越高,当电流强度为8A(0.44A/mm2)时,CFRP的表面温度达到151℃;单丝拉伸和短梁剪切界面强度都随着电流强度增加呈现先增加后降低的趋势;小电流时,电热作用产生较少的焦耳热,优化界面性能,提高界面剪切强度,大电流时,电热作用产生的焦耳热过大,对界面产生烧蚀等不可逆损伤,降低了界面结合性能。 展开更多
关键词 复合材料 电热作用 温度场 单丝拉伸 短梁剪切
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电热作用对碳纤维/树脂复合材料界面应力的影响 被引量:8
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作者 王志平 孙凌丰 +2 位作者 路鹏程 李娜 王宏洋 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1381-1388,共8页
碳纤维/树脂复合材料广泛应用于民用航空器结构中,在服役期间会受到复杂环境(湿热、腐蚀、复杂应力和电热作用等)的作用,低强度电流对碳纤维/树脂复合材料的影响受到的关注较少。以碳纤维/树脂复合材料为研究对象,根据碳纤维的温敏效应... 碳纤维/树脂复合材料广泛应用于民用航空器结构中,在服役期间会受到复杂环境(湿热、腐蚀、复杂应力和电热作用等)的作用,低强度电流对碳纤维/树脂复合材料的影响受到的关注较少。以碳纤维/树脂复合材料为研究对象,根据碳纤维的温敏效应和通电时的电阻变化规律,计算出碳纤维单丝/环氧树脂复合试样的界面温度范围,之后采用拉曼光谱测试和单丝断裂实验研究了低强度电流对单丝复合体系界面应力和界面剪切强度的影响。结果表明:随着电流强度的提高,单丝复合体系的界面温度随之升高,电流为8mA时,界面温度高达约200℃。随着电流强度的增大,单丝复合体系的界面压缩应力表现为先增大后减小的趋势,电流高于7mA后,界面处树脂出现烧蚀降解破坏;单丝断裂实验结果表明随着电流强度增大,单丝复合体系的界面剪切强度呈现先升后降的趋势,在6mA时界面剪切强度达到最大值62.39MPa,而8mA时界面剪切强度仅为34.95MPa。 展开更多
关键词 复合材料 电热作用 拉曼光谱 界面应力 单丝断裂
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基于介电性能研究碳纤维/环氧复合材料单向板电热作用机制 被引量:3
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作者 王志平 叶亮 路鹏程 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期270-277,共8页
采用复合材料电热试验机对碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)单向板进行0.05~0.2A·mm^(-2)直流电流通电处理,每次通电1.5h,同时对其电热作用下的表面温度场进行测量;分析电热作用后CF/EP试样的纵向体积电阻和介电性能变化;通过三点弯曲... 采用复合材料电热试验机对碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)单向板进行0.05~0.2A·mm^(-2)直流电流通电处理,每次通电1.5h,同时对其电热作用下的表面温度场进行测量;分析电热作用后CF/EP试样的纵向体积电阻和介电性能变化;通过三点弯曲测试表征电热作用前后的弯曲性能。结果表明:试样的温度场随通电时间均呈现先迅速上升后稳态平衡的趋势。低于0.125A·mm^(-2)的电热作用使温度场分布均匀,纵向体积电阻降低以及介电性能提升;高于0.125A·mm^(-2)的电热作用使中间区域温度场高于两边区域,纵向体积电阻上升以及介电性能下降。介电常数和损耗角正切随测试频率增大而降低,交流电导率随频率增大先稳定后上升。受电热作用影响最大的损耗角正切可作为特征参量。弯曲性能测试表明,低于0.125A·mm^(-2)的电热作用使CF/EP试样的弯曲强度和弯曲模量最大提升11.8%和7.32%,而高于0.125A·mm^(-2)的电热作用使试样的弯曲强度和弯曲模量最大降低8.26%和6.52%。 展开更多
关键词 碳纤维/环氧复合材料 电热作用 介电 界面 弯曲性能
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镀有石墨烯层微热压模具电热耦合作用数值仿真
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作者 王玫 董力群 +2 位作者 范一强 张亚军 庄俭 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期120-124,共5页
提出一种提高微热压模具加热冷却速率、缩短微热压成型循环周期的方法。在硅片表面使用化学气相沉积CVD的方法制备石墨烯层,利用石墨烯层高电导率、热导率等特性,研究石墨烯层电热耦合作用对模具温度的影响规律。模拟结果表明,硅模具施... 提出一种提高微热压模具加热冷却速率、缩短微热压成型循环周期的方法。在硅片表面使用化学气相沉积CVD的方法制备石墨烯层,利用石墨烯层高电导率、热导率等特性,研究石墨烯层电热耦合作用对模具温度的影响规律。模拟结果表明,硅模具施加电势增加或石墨烯层厚增加,硅片表面平均温度的升高速率增大;当石墨烯层厚为40 nm、施加电压为150 V时,硅片表面由室温升温加热速率可以达到9.87 K/s,模具温度稳定后,微结构处的温度略高于硅片表面其他位置。 展开更多
关键词 微热压成型 石墨烯层 电热耦合作用
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CFRP层板电-热耦合特性研究
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作者 罗宝舟 路鹏程 +2 位作者 林立钦 张紫琪 杨磊 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期122-127,共6页
针对航空结构用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层板在电流作用下的电-热耦合温度分布及力学性能演化进行了研究。CFRP层板在电热作用下会产生大量焦耳热,且随着电流强度增加焦耳热显著增加。模拟计算结果表明电热作用产生的焦耳热在纤... 针对航空结构用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层板在电流作用下的电-热耦合温度分布及力学性能演化进行了研究。CFRP层板在电热作用下会产生大量焦耳热,且随着电流强度增加焦耳热显著增加。模拟计算结果表明电热作用产生的焦耳热在纤维-界面-树脂间存在温度梯度。短梁剪切性能随着电流强度增加呈现先增大后减小的变化规律,在电流为6 A时,CFRP层板剪切强度达到极大值,均值15.28 MPa。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 电热作用 温度场 短梁剪切 断口分析
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Electrical-thermal interaction simulation for resistance spot welding nugget process of mild steel and stainless steel 被引量:1
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作者 王春生 韩凤武 +3 位作者 陆培德 赵熹华 陈勇 邱冬生 《China Welding》 EI CAS 2002年第1期51-54,共4页
A three dimensional finite difference electrical thermal model for resistance spot welding nugget process of mild steel and stainless steel is introduced. A simulation method of the interaction of electrical and therm... A three dimensional finite difference electrical thermal model for resistance spot welding nugget process of mild steel and stainless steel is introduced. A simulation method of the interaction of electrical and thermal factors is presented. Meanwhile, calculation method of contact resistance and treatment method of heater structure is provided. The influence of the temperature dependent material properties and various cooling boundary conditions on welding process was also taken into account in the model. A method for improving the mild steel and stainless steel joint was analyzed in numerical simulation process. Experimental verification shows that the model prediction agrees well with the practice. The model provides a useful theoretic tool for the analysis of the process of resistance spot welding of mild steel and stainless steel. 展开更多
关键词 软钢 不锈钢 焊接 形核 电阻点焊 电热相互作用 数值模拟
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碳纤维纸木质电热复合材料面层电热效果的纵向尺寸效应 被引量:6
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作者 包永洁 黄成建 +1 位作者 陈玉和 戴月萍 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3214-3219,共6页
根据热力学能量守恒定律和傅里叶(Fourier)定律,利用一维传热理论推导基于碳纤维纸(CFP)的木质电热复合材料的结构特征与其表面空气温度效果之间的理论关系式,对其关系进行了定性分析,研究木质电热复合材料面层电热效果的纵向尺寸效应,... 根据热力学能量守恒定律和傅里叶(Fourier)定律,利用一维传热理论推导基于碳纤维纸(CFP)的木质电热复合材料的结构特征与其表面空气温度效果之间的理论关系式,对其关系进行了定性分析,研究木质电热复合材料面层电热效果的纵向尺寸效应,分析表明面层板厚度与表面空气温度呈反比例关系。对面层板厚度分别为2 mm和4 mm的木质复合材料开展了温度测试试验,以验证理论计算结果正确性。结果显示,通过理论计算,得出基于CFP的木质电热复合材料面层厚度与表面空气温度之间呈反比关系;通过实验验证,对比两种不同面层材料厚度的电热复合材料表面空气温度,发现厚度为2 mm的电热复合材料表面空气温度高于厚度为4 mm的,与理论计算结果一致。在采暖领域,相对于面层板较厚的木质电热复合材料,面层板较薄的更能充分利用能源。 展开更多
关键词 碳纤维纸 电热作用 电热复合材料 传热 尺寸效应
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