碳纤维复合材料结构件成型工艺研究

本文通过热分析 (DSC)技术研究了树脂体系的固化反应动力学机理 ,为确定固化工艺参数提供理论依据。详细论述了碳纤维复合材料结构件的制造工艺全过程 ,固化物强度高、韧性好 ,研制的碳纤维复合材料异形筒尺寸精度高 ,满足了原设计要求 ,与铝制件相比 ,减重 40 %以上。

碳纤维复合材料结构件自然老化试验研究

在自然环境条件下,从表观、力学性能以及内部结构对碳纤维复合材料结构件(CFRP)在海南省万宁市、黑龙江省漠河县以及山东省济南市3个储藏地进行了12a的老化性能研究,利用扫描电子显微镜、CT探测仪以及电子万能试验机等分析研究了结构件的微观形貌、内部结构变化以及结构件承载性能。结果表明,该结构件经过12a的自然老化后,表面光滑,没有裸露纤维,并且没有降解老化现象,内部结构和力学性能非常稳定,不受储藏地域及时间的影响,挠度值保持在15.3~18.1mm之间,离散系数只有0.05。

西格里为F-35闪电战机提供碳纤维复合材料结构件

西格里集团子公司HITCO碳纤维复合材料公司2010年1月11日宣布，已与洛克希德·马丁公司签署合作意向书，由HITCO公司为F-35闪电Ⅱ战机制造机翼蒙皮和机舱蒙皮。

全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计

针对大展弦比太阳能无人机的性能要求,开展碳纤维复合材料太阳能无人机机翼的优化设计。选用NACA4412为基准翼型,利用xfoil软件作为气动计算软件,基于NSGA-Ⅱ优化算法进行翼型优化。在此基础上对机翼进行三维建模,采用CFD软件进行气动特性分析,并利用ANSYS Workbench静力学模块对机翼进行流固耦合分析。结果表明:翼型优化后,升力系数提高4.20%,阻力系数降低8.74%,升阻比提高14.18%;在气动载荷作用下,从翼根向翼尖方向压力逐渐增大,翼尖处最大压力相对外界大气压力为242 Pa;在外载荷作用下,最大应力显示在翼根附近,为61.397 MPa,翼变形的最大值为40.262 mm,整体满足太阳能无人机的允许变形量在5%以内即翼尖变形不得大于半翼展长度值的5%的刚度要求。研究结果可为碳纤维复合材料太阳能无人机设计和研制提供理论参考。

碳纤维复合材料在路面结构中的应用研究

随着社会经济的不断发展和交通运输需求的增加,路面结构的设计与需求变得尤为重要。本研究深入探讨了碳纤维复合材料在路面结构中的应用,通过对现行路面结构的功能与要求进行综合分析,揭示了碳纤维复合材料在裂缝修复、表层磨损修复、新建路面材料、路面结构强化、以及创新智能化路面等方面的潜在作用。同时,针对工程实施中的技术难点、耐久性与环境适应性的挑战,以及成本与可持续性的考量,提出了对碳纤维复合材料在路面工程中全面应用的展望,为提升路面结构性能和可持续发展提供了深刻洞察。

碳纤维复合材料(CFRP)在土木建筑结构中的应用及其前景

随着我国经济的发展,土木建筑工程越来越来,对新的建筑材料的需求也越来越大,针对这种情况,碳纤维复合材料(CFRP)应用而生。本文主要阐述碳纤维复合材料的概念、特点及其在中的重要作用。接着,对碳纤维复合材料在结构加固修复、新建结构设计和桥梁工程等方面进行了较为详尽的论述,并结合实例说明其在各方面的实用价值。本文对碳纤维复合材料在土木建筑中的研究进展进行了系统的论述,指出了碳纤维复合材料在土木建筑中的作用,并对碳纤维复合材料在土木建筑中的作用进行了探讨。本项目将为碳纤维复合材料应用于土木建筑领域具有重要的理论意义和应用前景。

碳纤维复合材料在军用电子设备中的应用

为应对军用电子设备,特别是机载设备、手持式便携设备日益严苛的轻量化要求,结合当前军用电子设备领域内碳纤维复合材料应用整体占比不高、设计成熟度有待提升的实际困境。本文以某加固智能终端为研究对象,阐述其选用碳纤维复合材料作为主体材料的设计思路及结构方案,并通过理论计算、设计分析、试验摸底等手段,对其环境适应性和可靠性进行校核分析。最后通过整理归纳,提出碳纤维复合材料结构设计要点,对后续相似设计具有一定指导意义。

轨道交通用碳纤维复合材料技术现状与发展趋势

碳纤维增强复合材料具有高比强度、高比模量、抗疲劳性能优异、性能可设计、易于大面积成型等突出优点,是促进轨道交通装备轻量化发展,提升运行速度、运载能力、安全性与舒适性的理想材料。文中总结了现阶段碳纤维复合材料在轨道交通领域的成功应用案例;在此基础上,从基础原材料、结构设计、成型制造的3个维度详细分析了轨道交通用碳纤维复合材料技术现状;针对高质量、低成本轨道交通用复合材料需求,结合航空航天领域相关技术最新进展,对未来轨道交通领域碳纤维复合材料的发展趋势进行了展望。

基于WOA-AdaBoost的碳纤维复合材料疲劳损伤预测

为了更准确预测碳纤维复合材料疲劳损伤扩展,提出一种基于WOA-AdaBoost的碳纤维复合材料疲劳损伤预测方法。提取传感信号中时域波形、时域统计、频域特征作损伤面积值构建数据集,引入AdaBoost集成学习预测其疲劳损伤,采用鲸鱼优化算法对AdaBoost中弱学习器的学习率与数量进行寻优处理,构建WOA-AdaBoost的预测模型实现碳纤维复合材料疲劳损伤预测。实验结果表明,相较于AdaBoost、SVM等预测方法,建立的WOA-AdaBoost预测方法相关系数为0.949,RMSE、MAE参数值更小,对碳纤维复合材料的损伤具有更好的预测效果。

碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用

碳纤维增强复合材料在航空航天领域广泛应用,涵盖飞机结构、发动机、航天器等方面。其在飞机结构中轻量、高强的特性提高了飞机性能,同时在发动机和航天器中的应用,如天线罩、次级结构件和热防护层,为提高航天器的稳定性和耐高温能力提供了先进材料解决方案。未来,高性能和多尺度复合材料将是发展的趋势,为航空航天领域带来更多创新。

碳纤维复合材料在车身底板上的胶接研究及应用

碳纤维复合材料(CFRP)是一种力学性能优异的材料,在国内大批量的汽车生产中,尚未实现CFRP与汽车车身的粘接应用。阐述了CFRP与铝合金材料粘接后的性能测试结果以及工艺流程的优化方案,通过测试结构胶在不同工艺下的固化强度以及外界因素对胶体粘接强度的影响,最终确定ES6车型CFRP粘接工艺流程以及各工序的工艺参数,在国内首次实现了将CFRP大规模(生产线产能20辆/h)应用于新能源汽车的车身结构件。

连续碳纤维/环氧树脂基复合材料增材制造设备研制

课题利用连续碳纤维与环氧树脂原位浸渍的方法,设计出原位碳纤维增强环氧树脂复合材料增材制造设备。采用龙门架结构作为移动机构,铺丝头承担碳纤维预浸丝的铺放动作。由于设备的结构设计以及其重要机构的强度对设备的铺放精度有着巨大的影响,所以要对铺放设备的关键受力零部件进行静力学分析,确保其设计强度满足设备正常工况下的运行。实验结果表明,设备结构满足设计要求,可以完成正常工况下的碳纤维预浸带精准铺放。

碳纤维复合材料制孔结构超声无损检测及评价

为实现碳纤维复合材料制孔结构的无损检测与评价,基于超声波脉冲反射法原理,研制了便携式超声螺旋C扫描检测仪器,建立了制孔结构质量评价的数学模型。通过对人工试样和在役孔进行超声波检测试验,基于静矩原理确定了不规则超声C扫描图像形心,提取了图像中过形心的最长轴线,计算了最长轴线与孔的公称直径比值(RLN)以评价制孔质量。结果表明,该检测方法可大幅提高检测速度;分层缺陷测量值与实际值相当;检测结果与在役孔的实际形貌具有一致性;RLN因子可准确评价多种形式的分层缺陷。

轻量化碳纤维夹芯结构复合材料在轨道交通领域研究进展

随着经济社会的快速发展,轨道交通已成为当下最便利的出行方式之一,舒适、节能已经成为轨道交通领域的刚需,而轻量化车体是未来发展的必要趋势。碳纤维夹芯结构复合材料是通过结构等效设计来得到减震降噪强、耐腐蚀高、耐疲劳性强、力学强度高的轻质复合材料。文章主要通过对碳纤维夹芯结构复合材料的轻量化、综合性能以及应用现状的加工工艺、设计原则进行分析,为未来复合材料发展提供依据。

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。

碳纤维复合材料结构超级电容器的研究及展望

近年来,开发新型可再生能源与储能设备成为各国竞相研究的重点。在新型储能设备中,结构/储能一体化碳纤维复合材料结构超级电容器兼具结构承载和储能功能,在新能源汽车、航空航天、国防军工等领域具有广泛的应用前景,因而受到人们的广泛关注。主要概述了结构/储能一体化碳纤维复合材料结构超级电容器的基本原理和制备方法,分析了不同碳纤维电极与树脂基电解质改性方法对复合材料结构超级电容器性能的影响,并展望了复合材料结构超级电容器未来面临的挑战及发展趋势。

碳纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟手段,构建了碳纤维氧化表面及其增强的环氧树脂基复合材料模型。系统研究了碳纤维表面含氧官能团演变与碳纤维表面张力的作用关系,构建了碳纤维的不同氧化表面增强的环氧树脂模型,并进一步升温固化,获得最终的热固性复合材料。揭示了不同碳纤维表面化学结构对复合材料的剪切、拉伸及弯曲性能的影响。研究结果表明:—C=O和—COOH的含量提升有利于碳纤维表面能的提高,这主要归因于—C=O双键可弥补—C=C—破坏损失的表面共价键能,也提高了表面非键相互作用能。此外,一定含量含氧官能团的引入对复合材料力学性能均有不同程度的提高,但过量的含氧基团则削弱了力学性能。当电流密度为0.69 A/m^(2)时,对应碳纤维增强环氧树脂基复合材料的剪切应力、拉伸强度和弯曲强度均为最优,进一步提升的电流密度使得复合材料的力学强度均逐渐降低。

深海变口径碳纤维复合材料适配器结构与安全设计

为实现水下平台发射装置变口径发射能力,开展了深海耐压和强尺寸质量约束条件下的变口径适配器结构与安全设计研究。文中适配器采用碳纤维复合材料栅状管结构形式,在工作压力、试验压力、发射膛压和发射集中力4种工况下开展结构仿真分析,并分析不同工况下的器材离管安全性。研究结果表明,文中设计的适配器满足深海耐压和强尺寸质量约束条件(长度≥3000 mm、质量≤60 kg)下的结构强度要求,设计的1∶5战斗锥度满足器材安全出管要求,实现了发射装置变口径发射能力。研究成果可为水下平台发射装置适配器的设计提供参考,适配器结构强度及离管安全性分析结果可指导适配器环境试验及陆上试验。

飞机结构中碳纤维复合材料的应用研究

复合材料在生产制造中发挥着至关重要的作用,尤其是在飞机结构中应用,已经是当下的主要方式之一,但还需要对具体的飞行结构进行综合性分析,以明确具体的应用方式。基于此,本文从碳纤维复合材料的发展现状入手,结合实际案例深入分析飞机结构中具体的应用情况,以让飞机质量、飞机安全得到最大程度的提高,为飞机市场的未来发展奠定基础。