热固性碳纤维编织复合材料C形结构隔膜成型工艺

详细介绍了热固性碳纤维编织复合材料C形结构的热隔膜成型工艺。测量了CYCOM970/PWC-T300预浸料在60~120℃不同温度下的滑动摩擦系数。采用烘箱固化和热压罐固化两种方式,进行了热隔膜预成型体的固化试验。通过对试件进行三维激光扫描,得到了C形结构隔膜成型体的厚度、回弹大小分布规律以及滑移角的大小。通过对截面进行扫描,得到了成型试件的孔隙率。

碳纤维编织复合材料弯曲损伤破坏声发射监测

为研究碳纤维编织复合材料的弯曲损伤与破坏行为,结合声发射(AE)与数字图像相关(DIC)方法互补实验技术,对复合材料在四点弯曲载荷作用下的失效过程进行监测,动态获取 AE 特征信号和对应的散斑图像,并根据DIC 算法得到复合材料在加载过程中的全场变形和应变。结果表明:AE 信号在碳纤维编织复合材料中近似呈指数衰减,与谐振式 AE 传感器相比,宽频带式 AE 传感器表现出更好的测量性能;复合材料弯曲加载前期,无明显损伤出现,AE 信号较少,对应的位移场和应变场变化平稳;复合材料弯曲破坏对应较高持续时间、幅度和相对能量的AE 信号。复合材料损伤演化过程的 AE 响应行为及对应位移场、应变场的变化反映复合材料的变形与损伤破坏过程,为碳纤维编织复合材料的无损评价、健康监测与失效分析提供借鉴。

碳纤维编织复合材料羽毛球拍参数化建模研究

针对碳纤维编织复合材料技术在羽毛球拍产品制造应用中存在重经验轻理论现象,开展了参数化建模方面的探讨和研究。建构了羽毛球拍的参数化模型,完成了不同编制形式各类分析的结构定义和设计。结果表明,通过对羽毛球拍杆弹性数据的预先判别间接证实了区域叠合法的效力;将上述设计和分析方法联合可编程软件,直观、形象的表现整个有限元分析和参数设计过程。

碳纤维编织复合材料技术在羽毛球拍制造中的应用

传统材料在应用羽毛球拍制造中,耐磨性差,使用寿命短。为了解决这一问题,阐述了碳纤维复合材料在羽毛球拍制造中的应用,分析了碳纤维编织复合材料的性能优势,通过与传统材料进行对比,阐述了碳纤维编织复合材料的性能特点。探讨了碳纤维编织复合材料在羽毛球拍制造中的应用,紧接通过实验分析,与使用传统材料制作的羽毛球拍进行性能上的对比分析,结果表明,碳纤维编织复合材料所拥有的独特性能能够完美的适应羽毛球拍的制作需要,并且极大的提升了羽毛球拍的质量。

碳纤维编织复合材料损伤变形与破坏实验研究

通过对碳纤维编织复合材料的拉伸实验,利用声发射技术(Acoustic Emission,简称"AE")和数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")方法研究碳纤维复合材料的损伤演化规律。通过采集试件在拉伸过程中的声发射信号、损伤变形与应变场信息,分析碳纤维编织复合材料的力学加载、变形场和声发射特征参数的关系。结果表明复合材料的位移场、应变场信息以及AE信号特征参数能良好地描述复合材料在拉伸状态下的损伤累积和破坏过程。在加载前期,以40~60 dB低幅度信号为主;随着载荷增加,撞击累计数急剧升高,高幅度、高持续时间信号增多。通过DIC测得的位移场和应变场信息,发现对于相同的载荷增量,加载方向的位移和最大拉应变呈先增加后减小的趋势。

碳纤维编织复合材料损伤变形与破坏实验

本研究主要应用声发射检测技术(AE)与数字图像(DIC)实验方式,探寻碳纤维编织复合材料的损伤变形与破坏实验,希望能够提升碳纤维编织复合材料的性能,以期应用在更多行业发展中。只有充分挖掘碳纤维编织复合材料性能,提升其抗性,才能使碳纤维得到充分应用。

碳纤维编织复合材料层合板抗侵彻性能研究

通过弹道冲击实验开展了碳纤维编织复合材料层合板的抗侵彻性能研究,进行了动态响应分析和损伤模式分析。建立了基于Hashin失效和Yeh分层失效准则的渐进损伤模型,运用ABAQUS有限元软件模拟了碳纤维编织复合材料层合板的侵彻失效过程,采用Lambert-Jonas公式拟合了柱状弹侵彻层合板弹道极限曲线,对比分析了碳纤维编织复合材料层合板侵彻实验与数值模拟的弹道极限速度及损伤形貌。结果表明,层合板侵彻损伤模式主要为分层、纤维断裂和基体开裂失效,弹道极限速度数值模拟结果与实验结果吻合较好。

三点弯曲工况下编织碳纤维复合材料方管的材料特性研究

在汽车碰撞产生的弯曲载荷下,复合材料安全构件应具有抵抗变形和耗散碰撞能量的能力。为确定三点弯曲工况中编织碳纤维复合材料薄壁梁的渐进损伤材料模型力学参数,开展了编织碳纤维复合材料力学特性试验和编织碳纤维复合材料方管三点弯曲试验,获得了该材料的基本力学参数、弯曲失效历程及力-变形特性。进而分析了渐进损伤材料模型中各非试验参数对仿真结果的影响,讨论了多层壳建模方法的有效性。通过与试验结果的对比,获得了复合材料渐进损伤模型的非试验参数和有效的仿真建模方法。获得的材料特性可用于该材料结构在相似工况中的碰撞仿真分析。

三维编织碳纤维复合材料超声辅助车削可行性分析

根据三维编织碳纤维复合材料非均质性和各向异性的特点,将其车削加工表面分为四类典型表面。分别采用三种不同刀具对三维编织碳纤维复合材料进行了超声辅助车削和普通车削加工试验,分析了四类典型表面的粗糙度的变化规律,建立了三维编织碳纤维复合材料表面质量评价方案,并对超声辅助车削和普通车削加工过程中的切削力和刀具磨损进行了研究。结果表明,超声辅助车削加工三维编织碳纤维复合材料相对于普通车削,可以有效地提高工件表面质量,降低切削力,延长刀具寿命。

三维编织碳纤维复合材料剪切性能研究

本文采用短梁三点弯曲试验法,研究三维四向、五向编织碳纤维复合材料的剪切性能、剪切破坏过程及其破坏模式。结果表明:三维五向较三维四向编织复合材料剪切性能好;三维编织复合材料剪切强度沿长度方向随着编织角的减小而增加;切边三维编织复合材料试件受剪切破坏时在加载点附近侧表面裂缝沿纱线走向分布,上下两表面发生弯曲破坏,离开侧表面2 mm后内部纵向截面上下表层发生弯曲破坏,其它部位未发生剪切破坏。

基于电磁式阵列传感器的平纹编织碳纤维复合材料检测方法

为了研究平纹编织结构碳纤维复合材料(CFRP)的结构特点并检测其表面是否存在裂纹缺陷,针对CFRP的各向异性和异质性特点,提出了方块模型和纱线模型;同时基于电磁感应原理,设计了一种无需手动旋转的12线圈电磁式阵列涡流传感器,通过采集CFRP样板上传感器电阻的变化规律来研究其结构特点;在此基础上,采用方块模型模拟表面存在裂纹缺陷的平纹CFRP,利用传感器得到在有缺陷的样板上传感器电阻的变化规律,并进行了实验验证。结果表明:阵列涡流传感器在2种模型上的电阻极坐标图都为蝴蝶形,2种模型都具有一定的有效性,提出的模型和传感器还可以检测平纹CFRP裂纹缺陷,存在裂纹时电阻减小。

碳纤维三维编织复合材料预制件厚度的测量

提出了一种利用电涡流传感器进行碳纤维三维编织复合材料预制件厚度测量的研究方法,给出了测量系统的测量原理、硬件组成及软件设计框图,并对测得的厚度值进行了分析.实验证明,使用该系统测量的数据准确,精度高.

编织碳纤维增强复合材料钻削轴向力及加工质量分析

本文采用不同主轴转速和进给速度的硬质合金钻头对正交T300级编织碳纤维/环氧树脂复合材料进行钻削实验,通过三向测力仪、电荷放大器和数据采集器采集并分析钻削过程中的轴向力。钻孔实验后作进一步分析。结果表明,对于编织碳纤维增强复合材料的钻削加工,选择合适的切削参数是极其重要的。同时,高速进给速度的选择不仅可以提高加工效率,还可以在一定程度上提高加工质量(相对于低速进给),这一点对于拥有满足加工强度的工具同时有高效生产需求的加工工作有极大优势。

温湿度致编织碳纤维复合材料车体结构性能劣化及机理研究

为确定温湿度对碳纤维复合材料车体结构强度性能的影响机制,以HF10/EM119平纹编织碳纤维预浸料为原材料,制备复合材料层合板样件,开展低温干态、常温干态、高温干态和高温湿态4种温湿度环境下的层合板拉伸、压缩和面内剪切实验,得到不同环境条件下的材料力学参数;基于环境叠加验证方法,计算各温湿度环境下,某型号高速磁浮编织碳纤维复合材料车体的模态和静强度,并与标准环境下的仿真结果对比。研究结果表明:在温湿环境下,编织复合材料层合板的拉伸、压缩和剪切性能均有一定程度劣化,极限强度劣化程度显著大于模量劣化程度;低温干态环境(-30℃,相对湿度(55±10)%)和高温湿态环境(80℃,相对湿度(85±5)%)致劣程度尤其明显,将显著削弱车体结构刚度,改变车体结构高阶模态振型,继而引起列车本构强度减损,降低车体承载能力。

碳纤维复合材料平板高速冲蚀试验研究

航空发动机机匣材料的研究中,耐冲蚀性能是非常重要的,这直接关乎发动机的进气性能、工作的性能以及其服役寿命。随着碳纤维复合材料在航空发动机领域的应用越来越广泛,对其耐冲蚀性能的研究十分不可或缺。本文通过对正交编织碳纤维复合材料平板进行高速冲蚀试验,改变不同试验参数(冲蚀速度、冲蚀角度等)并且与钛合金、铝合金材料的冲蚀情况进行对比,来对其耐冲蚀性能做出较为详细的评价。

二维编织复合材料在正交切削中的切削力和加工表面质量研究

二维编织碳纤维复合材料因其具有优异的力学性能和耐疲劳、耐冲击等特点被广泛用于制造各类复合材料结构件中。但是由于二维编织碳纤维复合材料的多相性和特殊的纤维结构,其机械加工性能与传统金属材料和单向纤维复合材料差异较大。为了研究二维编织碳纤维复合材料的切削性能,提高加工效率和加工后的表面质量,基于正交切削实验对二维编织碳纤维复合材料在切削过程中的切削力进行测试,并利用金相显微镜和粗糙度轮廓仪来表征加工表面质量。实验结果显示,正交切削过程中纤维方向角度对切削力的大小影响巨大,当切削速度提高和切削深度降低时,复合材料展现了更好的切削性能,并且加工后的表面质量更高。

制备工艺对C_(3D)/EP复合材料力学性能的影响

本文采用了两种工艺制备三维编织碳纤维增强环氧树脂基 (C3D/EP)复合材料 ,并对其力学性能和微观结构进行了研究和分析。结果表明 ,孔隙对复合材料的影响较大 ,相对RTM工艺制备的复合材料 ,真空浸渍法制备的复合材料有较高的空隙率 ,较低的弯曲强度和弯曲模量、较好的冲击性能。

编织碳纤维复合材料平面内热传导规律研究

利用红外热成像技术,研究了编织碳纤维复合材料(CFRP)在纤维束编织平面内的热传导规律。根据激光调制加热原理,推导了纤维束平面内热扩散系数和相位梯度的关系,并搭建了相应的实验平台,对CFRP试件进行实验。以玻璃碳作为参考材料,将测得的红外辐射相位信号进行规格化处理,并利用高斯滤波去除红外热图像的噪声。实验结果表明,碳纤维复合材料的各向异性使其在纤维束编织平面各方向上的热传导呈现一定的规律,且与传导方向相关。当激光调制频率小于2Hz时,可以测量得到CFRP试件在平面不同方向上的热扩散系数。

二维编织碳纤维增强树脂复合材料一步法铺层展开

二维编织碳纤维增强树脂复合材料的铺层展开质量对铺覆过程和产品质量有直接且显著的影响。本文针对二维编织碳纤维增强树脂复合材料铺层展开问题进行了研究,建立复合材料材料、随体和全局坐标系,并基于连续介质理论根据坐标系间的转换关系构建了非正交各向异性本构模型;完成了二维编织碳纤维增强树脂复合材料力学性能试验,包括测量复合材料拉伸性能的单向拉伸试验和测量剪切性能的镜框剪切试验;开发了二维编织碳纤维增强树脂复合材料一步法铺层展开算法并基于FORTRAN语言编写了自主可控的一步法铺层展开求解器。计算了口盖零件展开构型,展开构型轮廓线与实验结果分布趋势相同且最大误差仅为5.0 mm,相对误差仅为1.9%;剪切角计算结果与实验分布趋势一致且最大误差仅为4°,验证了一步法铺层展开算法和求解器的有效性。

CFRP编织管约束混凝土短柱轴压性能试验研究

通过21根碳纤维增强复合材料(CFRP)编织管约束混凝土短柱的准静态轴压试验,研究了CFRP层数、水灰比、试件长径比对混凝土短柱抗压强度和变形性能的影响。结果表明:CFRP编织管约束试件的承载力相比素混凝土试件至少提高了10%;水灰比在一定范围内变化时,对试验结果的影响不大;试件长径比越小,CFRP对最大荷载的提升作用越明显。