加工参数对T800碳纤维增强复合材料铣削质量的影响

增大层厚和增加牺牲层加工工序,是控制大型航空碳纤维复合材料构件形变和装配精度的重要手段,然而如何对其牺牲层进行大余量高效铣削的同时确保无撕裂分层损伤面临挑战。表面柔软的玻璃纤维保护层和内部坚硬的碳纤维复合材料牺牲层因二者的材料性能差异较大,在铣削加工过程中很难同时确保二者均无毛边和分层。为此以某大型航空构件使用的T800碳纤维增强复合材料侧面铣削为例,开展了加工参数对材料铣削质量的影响试验研究,通过分别对硬质合金玉米铣刀、金刚石涂层铣刀、碳纤维专用复合铣刀和双刃聚晶金刚石铣刀4种不同结构形式刀具的铣削力、铣削温度以及加工表面粗糙度进行试验研究,分析了不同加工参数对表面加工质量的影响。试验结果表明:加工表面毛边高度随主轴转速的增加有减小的趋势,随进给速度和径向切深的增加有增大的趋势;较高的铣削温度会引起不同方向的纤维断裂位置发生偏移,导致加工表面粗糙度增大;采用锋利的刃形和多微刃铣削方式,在确保内部碳纤维增强复合材料加工质量的前提下,能够显著改善加工表面的毛边现象,使用左右旋微刃结构的刀具可以使铣削过程更加稳定。

碳纤维增强复合材料(CFRP)索支桥梁结构综述

碳纤维增强复合材料(CFRP)作为一种新兴的建筑材料,由于具有质量轻、抗拉强度高、抗疲劳性能好、耐久性能佳等优点,受到广大土木工程人士的喜爱。现如今,钢制缆索普遍存在耐腐蚀性和抗疲劳性能差、承载力不足、温度变形大等问题。若将特殊工作环境中的钢制缆索替换为CFRP拉索,不但能解决钢制缆索的结构耐久性问题、提升桥梁的综合性能,而且能使桥梁结构变得更加轻盈和美观。首先介绍了纤维增强复合材料(FRP)的特性、分类及其主要生产工艺,然后介绍了CFRP索支桥梁结构的分类、重点研究成果及其工程应用,最后对CFRP索支桥梁结构的发展前景进行了展望。

内嵌聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的碳纤维增强复合材料蜂窝夹层结构水中抗爆试验研究

为了分析新型内嵌聚甲基丙烯酰亚胺(Polymethacrylimide,PMI)泡沫的碳纤维增强复合材料蜂窝夹层结构的水中抗爆性能,开展了水中爆炸作用下结构抗爆性能试验研究,对比了均质钢板、纯蜂窝夹芯夹层结构以及内嵌两种不同密度PMI泡沫蜂窝夹芯夹层结构的水中抗爆性能,分析了结构变形与破坏模式、结构表面压力特性以及结构后面板变形情况。结果表明,内嵌泡沫能够有效提升夹层结构的水中抗爆性能。研究结果可以为水中抗爆防护结构的轻量化设计及优化提供参考。

CFRP/金属异质材料摩擦连接技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料与金属连接的异质构件是实现航空航天装备结构轻量化的有效途径之一。搅拌摩擦焊作为一种低热输入的固相焊接技术,可实现碳纤维增强树脂基复合材料与金属异种材料的高质量连接。本文总结了近年来碳纤维增强树脂基复合材料与金属搅拌摩擦焊方向的国内外研究成果,从基于搅拌摩擦焊的工艺探索、界面连接机制和接头性能调控3方面进行了系统性的综述,并从碳纤维增强树脂基复合材料与金属异质结构的多种连接技术联合使用,提高接头疲劳性能和探究接头腐蚀机理等方面展望了其未来的主要研究方向。

碳纤维增强复合材料土木工程应用新进展

随着建筑行业的进一步发展,桥梁工程、海洋及国防工程、大跨结构等领域不断出现的重大工程项目,传统土木工程材料由于具有自重大、强度较低、耐久性不足等缺陷,已然不能满足土木工程学科和行业发展,在土木工程领域采用高性能结构材料成为必然趋势。为保证土木工程学科和行业的高质量发展,在土木工程领域采用高性能结构材料成为必然趋势。碳纤维增强复合材料(CFRP)作为一种高性能结构材料,具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳的性能优势,在当今国防、航空航天、交通运输、海洋工程、重大基础设施建设等领域是不可或缺的关键材料,可满足土木工程行业对高性能结构材料的需求。为进一步促进CFRP在土木工程领域的发展和应用,本文着眼于CFRP在结构加固以及新建结构中的应用,梳理了相关的应用概况,旨在为推动CFRP在土木工程领域的产业化发展提供新思路。

纤维编织结构对碳纤维增强碳化硅复合材料热膨胀和热扩散系数的影响

分别采用热膨胀仪和激光脉冲热导仪测量了2维、2.5维和3维纤维编织结构的碳纤维增强碳化硅(carbon fiber reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料从室温到1400℃温度范围内纵向和横向热膨胀系数,以及厚度方向的热扩散系数。用扫描电镜、光学显微镜观察了样品的微结构。结果表明:低温段(700℃以下),3种C/SiC的纵向和横向热膨胀系数均随温度的升高而缓慢增大,并在700℃之后出现不同程度的波动;高温段(700℃以上),它们的纵向热膨胀系数和2维C/SiC的横向热膨胀系数随温度的升高而减小,而2.5维和3维C/SiC的横向热膨胀系数则随着温度的升高而迅速增大。三者厚度方向的热扩散系数均随温度的升高而减小,3维C/SiC的热扩散系数最大,分别是2.5维C/SiC和2维C/SiC的1～1.2和1.4～2倍。

碳纤维增强复合材料(CFRP)加固修复损伤钢结构

与传统的钢结构修复方法相比 ,CFRP加固修复钢结构具有明显的优越性 ,是一种先进的钢结构修复方法。总结了国内外对纤维增强复合材料 (FRP)粘结修复钢结构的研究状况 ,并对CFRP加固修复钢结构技术的施工工艺进行了介绍。

碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构

利用透射电镜 (TEM)对超声浸渗制备的碳纤维 (T30 0及 M40 J)增强铝复合丝及液相压渗法制备的碳纤维增强铝复合板材的界面微观结构进行了分析 ,结果表明 ,超声浸渗法制备的复合丝有明显的界面反应产物 ,T30 0 / Al的反应程度比 M40 J/ Al高。液相压渗法制备的复合材料界面反应不明显 。

一个单向碳纤维增强树脂基复合材料导电结构模型

本文报导了一个单向碳纤维增强树脂基复合材料导电结构模型，可用单位截面上邻近碳纤维的搭接点数目和两相邻搭接点的距离来表征这种导电结构的基本特征。实测试样电阻与试样尺寸的关系与理论曲线基本吻合。

短碳纤维增强注塑聚醚醚酮复合材料微观结构与力学性能研究

实验结果表明 :短碳纤维增强注塑聚醚醚酮 (CF/ PEEK)注塑板材中存在“皮 -芯”次层微结构 ,用金相显微镜可以表征 CF取向度不同的皮层和芯层的厚度 ,整板材料的力学性能可以根据皮层及芯层的厚度及其强度按“混合规则”计算。 DSC法及热烘箱法研究表明 ,碳纤维取向结构和

碳纤维增强复合材料方形蜂窝夹层结构水中冲击波作用下的能量特性数值模拟

基于Abaqus有限元仿真软件,建立了不同夹芯相对密度的碳纤维增强复合材料方形蜂窝夹层结构在水中爆炸冲击波载荷作用下的仿真模型,研究了该结构在响应过程中的能量特性;分析了该结构的冲量传入特性、能量吸收过程、结构中不同组分的能量吸收情况,以及夹层结构与等质量层合结构的能量吸收效率。结果表明:碳纤维增强复合材料夹层结构的能量吸收与其变形情况、失效模式和损伤程度相关,且其在冲量传入特性及能量吸收效率方面的表现均优于等质量层合结构。

碳纤维增强聚合物基复合材料修补空心柱体结构的屈曲分析

采用有限元数值方法和解析方法研究了碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)加固含损伤空心柱体钢结构在压缩载荷作用下的屈曲问题。通过有限元数值仿真对受轴向压缩载荷的含损伤钢结构进行了纤维增强复合材料的模拟修复,采用八节点复合材料板壳单元模拟复合材料补片结构,考虑理想黏结,通过约束方程建立了CFRP加固含损伤空心柱体钢结构屈曲分析的有限元模型,计算了钢结构的屈曲临界载荷,并与基于能量原理推导的CFRP加固受轴向压缩载荷空心柱体屈曲载荷的理论公式做了比较。参数讨论表明,粘贴CFRP对提高受压结构载荷效果显著;通过改善CFRP层参数可提高结构的临界载荷,增强修补效果;有限元法结果与解析公式计算结果比较吻合。

碳纤维增强复合材料结构钻削工艺

钻削轴向力是碳纤维增强复合材料钻孔产生缺陷的主要原因。本文介绍了国内外钻削碳纤维增强复合材料的刀具,并以轴向力大小和制孔质量为标准,对钻削刀具及钻削参数进行了试验研究,得出了适合钻削碳纤维增强复合材料的刀具及钻削参数。

碳纤维增强TLCP复合材料的结构与性能

用不同类型的碳纤维 (CF)增强热致性液晶聚合物 (TLCP)制备了高性能复合材料 ;探讨了纤维含量、纤维类型对复合材料力学性能和微观结构的影响 .实验结果表明 ,CF(连续纤维 ) /TLCP复合材料的拉伸强度最大可达 385MPa ,比纯液晶材料提高 6 0 % ;弯曲强度最大为 2 4 2MPa ,冲击强度达到 2 9912J·m- 2 ,布氏硬度为 2 0 ,热变形温度高达2 0 3℃ .CF/TLCP复合材料的力学性能受纤维类型的影响 ,连续碳纤维布增强的复合材料各项力学性能指标高于短切碳纤维增强复合材料 .扫描电镜结果证实了液晶聚合物在加工过程中沿纤维方向发生自取向 ,形成了微纤结构 ,具有自增强作用 .

沥青基碳纤维及其混杂纤维增强尼龙1010复合材料结构与性能的研究

本工作研究了通用型沥青基碳纤维、玻璃纤维及它们的混杂纤维增强尼龙 1010复合材料的结构与性能,并与相应的聚丙烯腈基碳纤维及其混杂纤维复合材料的性能作了系统的比较。实验结果表明,随短纤维含量的增加,复合材料的模量和强度线性增加,当纤维含量达到一定临界值时,其强度有所下降。聚丙烯腈基碳纤维增强尼龙1010复合材料比相应的沥青基碳纤维复合材料具有较好的力学性能,但后者通过与高强度玻璃纤维混杂增强,可提高其力学性能。本工作还研究了这些复合材料的断裂特征和它们的混杂效应。

难熔金属组元对碳纤维增强复合材料棒结构与性能的影响分析

利用拉伸测试、弯曲测试、扫描电子显微镜等方法研究了金属组元的含量、粒径的大小、组元的分散状况对碳纤维增强复合材料结构与性能的影响。研究结果表明,难熔金属组元的引入和组元含量的增加都会造成复合材料棒力学性能的降低。其中,纳米级金属组元的引入对复合材料力学性能的损伤低于微米级金属组元对复合材料力学性能的损伤。同时超声波分散和高速机械式剪切分散都能最大限度的使纳米或者微米级金属组元分散在基体树脂中。SEM分析表明对于提高纳米或者微米级金属组元在树脂体系中分散均匀性,超声波的分散方式优于高速机械式剪切的分散方式。

碳纤维增强铝基复合材料界面结构分析

碳纤维增强铝基复合材料界面结构分析王纪文＊李戈扬＊＊王岱峰王永瑞＊李鹏兴（上海交通大学材料科学系，＊材料科学系金属基复合材料国家重点实验室，上海２０００３０）（＊＊中国科学院上海硅酸盐研究所，上海２０００５０）碳纤维增强铝基复合材料具有高的比强度、比...

碳纤维增强复合材料在海上平台钢结构修复中的应用

为了验证碳纤维增强复合材料(CFRP)用于海上平台钢结构修复的可行性,对胜利油田两个海上平台钢结构采用CFRP进行加固或修复。对有缺陷的海上平台钢结构(存在减薄或凹坑缺陷)使用CFRP进行加固,采用拉拔强度对加固效果进行评估;对有裂纹的平台使用Q235钢结构进行人工拼接模拟,再用CFRP进行修复固定,采用拉伸强度和剪切强度评估其修复效果;研究了碳纤维布加固层数、钢结构除锈等级及浸渍胶固化时间对加固修复效果的影响。结果表明:碳纤维布加固层数对加固修复效果的影响最大,其次是喷砂除锈等级和浸渍胶固化时间;在海洋工程领域钢结构的修复中,平均固化温度为12℃、相对湿度为82%时,选择钢结构喷砂除锈等级Sa2.5、3层碳纤维布加固、浸渍胶固化时间12 h,钢结构的加固修复效果较好。

基于蜻蜓翅脉结构的连续碳纤维增强树脂基复合材料仿生设计与增材制造

以具有轻质高强优异性能的蜻蜓翅脉结构为设计灵感,在分析翅脉网格结构抗冲击原理的基础上,设计了传统和仿生两类对比结构。采用熔融挤出3D打印机成功制备了具有不同结构的连续碳纤维增强聚乳酸复合材料试样,并对不同结构复合材料试样的拉伸性能和抗冲击性能进行了测试和对比分析。研究分析结果表明:由于拉伸力方向上的连续碳纤维含量相对较少,限制了仿生结构复合材料抗拉强度的提高,但仿生结构的平均抗拉强度为传统结构的1.18倍;当仿生结构复合材料试样受到冲击力时,其内部六边形结构的连接角度会发生变化,从而极大消耗冲击能量,同时具有六边形网格结构的连续碳纤维可以有效阻碍裂纹的扩展,因此仿生结构的平均冲击韧性可以达到传统结构的2.46倍;仿生蜻蜓翅脉结构可以显著提高增材制造复合材料的综合力学性能,且对于抗冲击性能的提高具体突出效果。连续碳纤维增强树脂基复合材料的有效可行的仿生蜻蜓翅脉结构设计和增材制造,可极大扩展其在高冲击载荷领域中的相应应用。

碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构制孔技术研究进展

碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构已经被广泛地应用于航空航天及相关的工程领域。阐述了近年来国内外碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构制孔技术的研究进展与发展方向,重点剖析了叠层结构钻削机理、制孔缺陷、制孔质量影响要素等方面。为实现碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构优质高效制孔加工,提出叠层结构制孔切削热建模仿真、制孔缺陷预测与制孔过程智能控制等未来研究方向。叠层结构制孔研究的现状分析与展望将会对航空装配领域的技术进步起到重要的指导作用。