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。

碳纤维蒙皮/铝蜂窝夹层材料的埋件结构破坏形式分析

本文介绍了2种螺纹规格M3、M6埋件在碳纤维蒙皮/铝蜂窝夹层结构中受水平方向和垂直方向拉脱时的不同表现形式。通过对2种规格埋件垂直和水平方向加载测试可知:M3螺柱受载能力最弱,在水平拉力达到4000N时,M3螺柱最先被剪断破坏。同时通过实验证实碳纤维蒙皮塑性变形优于铝蜂窝,但弱于屈服后的蜂窝结构。

碳纤维面板铝蜂窝夹层结构低温热导率测试研究

对碳纤维面板铝蜂窝夹层结构T、L、W3个方向的低温热导率进行了测试研究。得到了碳纤维面板铝蜂窝夹层结构热导率的性能与温度变化曲线。在实验的基础上,讨论分析了碳纤维面板铝蜂窝夹层结构热导率的传热机理和影响因素。通过实验和比对,找出了具有普遍性的规律,为推算蜂窝夹层结构低温热导率数据提供了参考依据。

碳纤维蜂窝夹层结构动特性分析

对碳纤维蜂窝夹层结构的动力学问题进行了深入分析。将碳纤维网格表面等效为正交异性薄板,铝蜂窝夹芯按蜂窝实际受力情况和尺寸大小等效为三维正交异性体,并考虑到为了防止失稳破坏而进行的蜂窝局部加密、碳纤维表板加厚及结构局部加强。所建模型经复杂结构有限元方法分析,结果和试验相吻合,表明等效模型是合理的,方法是正确的。

碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的无损检测方法研究

本文介绍了碳纤维复合材料蜂窝夹层结构常见的内部缺陷,这些缺陷的存在将直接影响蜂窝结构的机械性能和工作性能,必须对其进行无损检测。利用超声脉冲反射法对其内部缺陷进行检测作了详细介绍,分别对复合材料蒙皮可能出现的分层、疏松和高空隙率缺陷及蒙皮与蜂窝夹芯之间界面的脱粘缺陷进行检测,对出现的波形进行分析,并判断波形产生的原因,认为超声脉冲反射法对碳纤维复合材料蜂窝夹层结构内部缺陷检测是一种行之有效的方法。

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。

碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构隔声性能研究

铝蜂窝夹芯复合结构在航空工业、高速列车及汽车车体中得到越来越多的应用,其隔声性能对车内及机舱噪声有重要影响。建立了碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构有限单元模型,用有限单元法计算了结构在声载荷激励下的响应,并计算分析了复合结构的隔声性能,分析了碳纤维复合面板厚度、面板层数、铺设角度、铝蜂窝芯层的厚度、铝蜂窝壁厚对隔声性能的影响。研究结果表明,面板采用碳纤维复合结构时,在小于1000 Hz的低频段,相同面板厚度的铝蜂窝复合结构隔声性能比全铝合金材料的铝蜂窝夹芯复合结构有所降低,而且在高频段会出现隔声量更低的隔声低谷;相较于铝合金面板,复合结构的面板采用碳纤维复合材料时,能够实现整体结构轻量化也提高复合结构的隔声性能;各层之间按相对90°铺设时复合结构隔声性能最好;随着面板厚度的增加复合结构隔声性能增加,面板层总厚度不变的情况下,单层面板或者过多的层数都会使复合结构隔声性能降低。

碳纤维铝蜂窝复合材料汽车保险杠横梁轻量化设计

采用碳纤维铝蜂窝复合材料替代原铝合金材料,对汽车的保险杠横梁进行轻量化设计,并利用Abaqus CAE软件对比分析铝合金(6082-T6)、T300和T700碳纤维以及T300碳纤维铝蜂窝复合材料保险杠横梁的力学性能。利用碳纤维铝蜂窝复合材料结构方面的可设计性,探索碳纤维铝蜂窝复合材料面板的厚度、铝蜂窝的边长尺寸以及铝蜂窝的壁厚等结构参数对碳纤维铝蜂窝复合材料保险杠横梁性能的影响规律,通过调节结构参数获得最优性能的碳纤维铝蜂窝复合材料汽车保险杠横梁。结果显示,设计的H4碳纤维铝蜂窝复合材料的保险杠横梁的抗冲击性能优于传统铝合金,并且能减重50%左右,满足使用要求且轻量化效果显著。

碳/环氧面板-铝蜂窝夹层结构件损伤修补工艺

本文介绍了我单位研制的某型号卫星碳/环氧面板-铝蜂窝夹层结构件结构特点及损伤情况，且对损伤修补内容作了较详细叙述。

网状碳纤维面板蜂窝夹层结构低温热导率测试研究

对网状碳纤维面板蜂窝夹层结构T ,L ,W三个方向的低温热导率进行了测试研究。得到了网状碳纤维面板蜂窝夹层结构低温热导率的性能与温度变化曲线。在试验的基础上 ,讨论分析了网状碳纤维面板蜂窝夹层结构低温热导率的影响机理。通过试验和比对 ,从中找出了具有普遍性的规律 ,建立了一般蜂窝夹层结构低温热导率的变化规律模型 。

碳纤维复合材料蜂窝夹层结构侧压强度理论计算

碳纤维复合材料夹层结构的侧压强度，不同于玻璃钢夹层结构的侧压强度，往往由碳纤维复合材料的层间强度控制。本文分析了无初波纹度和有初波纹度的碳纤维复合材料蜂窝夹层结构侧压强度的理论计算公式，与试验结果比较，计及初波纹度的理论计算公式更符合实际情况。

碳纤维复合材料蜂窝夹层结构侧压强度理论计算

本文对碳纤维复合材料蜂窝夹层结构侧压强度进行了理论计算，试验值在理论计算范围内。 理论计算公式可供碳纤维复合材料夹层结构产品设计时应用。

碳/环氧面板-铝蜂窝夹层结构件损伤修补工艺

文章介绍了北京空间机电研究所研制的某型号卫星碳 /环氧面板 -铝蜂窝夹层结构件结构特点及损伤情况 。

碳纤维复合材料埋件在蜂窝夹层结构中的应用

本文以“嫦娥五号”月球探测器支撑结构和整形连接结构产品研制任务为背景,阐述了碳纤维复合材料埋件在蜂窝夹层结构中的成功应用,成功达到减重目标。本文介绍了在蜂窝夹层结构中采用碳纤维复合材料埋件代替铝合金埋件的应用过程,首先采用三维机织-RTM工艺和缝合-RTM工艺制造碳纤维复合材料坯件,进而通过机械加工手段制备相应埋件,为满足使用需求,在埋件内部安装相应的钢丝螺套。进一步对碳纤维复合材料埋件进行了力学性能和使用性能的试验验证,实现了碳纤维复合材料埋件在“嫦娥五号”月球探测器支撑结构和整形连接结构上的成功应用,满足结构力学和功能的需求,并达到结构减重和减小热变形的效果,值得推广应用。

大尺寸金属埋件与碳纤维蒙皮蜂窝夹层结构热膨胀匹配研究

作为卫星重要结构件,含铝合金埋件的碳纤维蒙皮蜂窝夹层结构成为卫星减重的热点研究对象。由于大尺寸铝合金埋件与碳纤维蒙皮热膨胀系数差异大,蜂窝夹层结构固化后,易致使蒙皮开裂,成为该项技术推广应用的难点。本文采用有限元分析法对降温过程中由于金属埋件收缩蜂窝夹层结构产生内应力进行计算,发现蒙皮因厚度减薄导致的强度不足是开裂的主要原因,再结合分析计算和对比试验验证,最终确认在铝合金埋件和碳纤维蒙皮之间添加0.5 mm厚高强碳纤维编制布过渡层可以有效解决开裂难题,为蜂窝夹层结构设计优化提供技术支撑。

国产高模量碳纤维制备蜂窝夹层结构件的性能评价

采用国产BHM3和进口M40、M40J高模量碳纤维分别与环氧4211和改性氰酸酯BS-4树脂制备复合材料层合板,再与铝蜂窝芯组合制成蜂窝夹层结构件。对比检测两类结构件的平面拉伸和弯曲性能,以及其内置金属接头的承载能力,并通过碳纤维表观形貌和碳纤维增强树脂基复合材料的界面性能对测试结果进行分析验证。结果表明,与同种树脂基体复合,国产BHM3碳纤维制备蜂窝夹层结构件的性能已显著优于进口M40碳纤维,部分性能已接近或优于进口M40J碳纤维;相比较于环氧4211树脂基体,改性氰酸酯BS-4树脂更有利于提高国产BHM3碳纤维复合材料的力学性能。

共固化复合材料/铝蜂窝夹层结构性能

采用共固化工艺制备了碳纤维增强复合材料面板/铝蜂窝夹层结构。通过考察固化压力对复合材料面板性能的影响确定了共固化的成型压力,对比分析了不同规格铝蜂窝及其夹层结构的力学性能。结果表明,对于薄面板,成型压力对面板力学性能的影响较小,规格为0.04 mm×4 mm的铝蜂窝制备的夹层结构具有更高的比强度和比刚度,且成型工艺性好。

碳纤维/铝蜂窝太阳翼基板热变形分析

以某卫星的碳纤维/铝蜂窝太阳翼基板为对象,研究了碳纤维层合板和铝蜂窝芯层弹性常数和热膨胀系数的等效计算。分别采用等效参数和I-deas软件中的Laminate铺层模型等方法,分析了高温和低温状态下太阳翼基板的热变形,并对计算结果进行了比较,初步说明热变形分析是可行的。面板铺层材料参数对基板的热变形影响很大,在建立分析模型时不能将其等效为各向同性的均匀材料。

聚铝碳硅烷纤维预氧化过程组成结构演变的研究

采用热重-差热分析、元素分析、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振等手段,研究了聚铝碳硅烷(PACS)纤维预氧化过程中组成、结构演变的规律和反应机理.结果表明,空气中PACS纤维从210℃左右开始与氧发生放热反应;随着预氧化温度的升高,纤维的氧含量逐渐增加,凝胶含量在氧增重为6～8wt%时急剧增加,纤维表面出现细小的微裂纹.预氧化初期,主要是Si—H键与氧的反应,生成Si—O—Si键,纤维的数均分子量急剧增加,形成交联结构;预氧化中期,Si—H键继续反应,Si—O—Si结构明显增多,同时Si—CH3和Si—H与氧反应,生成少量的Si—O—C结构;预氧化后期,纤维完全交联,纤维中存在SiC4,SiC3H,Si—O—Si和少量的Si—O—C结构.

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 。