负泊松比碳纳米管增强层合结构预测与设计

基于层合结构理论,提出复合材料层合结构等效泊松比预测模型。该模型同时适用于对称角铺设层合结构和非对称角铺设层合结构的等效泊松比计算。与此同时,以碳纳米管增强层合结构为研究对象,针对反对称角铺设与对称角铺设两类铺设类型,对其等效泊松比进行计算。计算结果表明:采用[20/-20/20]_(S)、[70/-70/70]_(S)、[22/-22]_(3T)与[70/-70]_(3T)铺设角度,碳纳米管层合结构能够在整体上呈现负泊松比特性。

可调热膨胀系数的复合材料层合结构预测与设计

本研究基于层合结构理论,提出了复合材料层合结构等效热膨胀系数预测模型。该模型既适用于对称铺设层合结构,也适用于反对称层合结构的等效热胀系数预测。同时,以碳纳米管增强复合材料层合结构为研究对象,针对反对称角铺设类型,对其等效热胀系数进行计算。计算结果显示,由于层间拉伸-弯曲-剪切耦合效应的影响,采用特定的铺设角度如(35/-35)3 T,(55/-55)3 T,碳纳米管层合结构能够在整体上呈现负热膨胀特性。这不但拓展了该类结构的服役工况,也为负热膨胀结构设计提供新的设计思路。

碳纳米管/聚合物复合材料层合结构的横波传播

通过多层弹性梁模型研究了碳纳米管/聚合物复合材料层合结构在高频率(1 TH z左右)下的横波传播,分析了碳纳米管的体积分数和手性对其传播的影响.结果表明,考虑聚合物基体为小尺寸时,除通常意义下的临界频率外,还有另一特殊频率,同时有一震荡区域存在,这一点与考虑基体为无穷大的情况有所不同.

碳纳米管薄膜/超高分子量聚乙烯叠层材料的防弹性能

以浮动催化法生长的连续碳纳米管薄膜(CNTF)与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为原料,设计了4种不同结构的CNTF/UHMWPE靶片,探讨了弹道冲击对靶片的凹陷深度、v_(50)值及破坏形貌特征的影响。研究表明:碳纳米管薄膜具有优越的能量吸收特性;当以UHMWPE材料作为前端和后端、CNTF集中在中端时三明治夹层结构的靶片防弹性能最优;当CNTF/UHMWPE靶片面密度为2.89 kg/m^2时,其v_(50)。值可达520 m/s,凹陷深度较UHMWPE材料靶片可降低21%。

多层结构的复合薄膜

本实用新型包括二或多层结构的膜层，各膜层为相同或不同材质。其特征在于：在所述膜层表面上或不同膜层之间还贴合有编织层；所述的编织层为一层或多层，由纤维材料双向交叉地编织而成。本实用新型提供一种其增强层能柔顺贴合各复合膜层、能使复合膜的整体机械强度大幅提高、

玻纤分布层合热塑性复合材料的力学性能及其失效行为

使用连续玻纤毡和玻纤网格布两种形态增强体,通过宏观不均匀增强体结构设计,在连续化运行的双钢带压机上制备得到了玻纤分布层合热塑性复合材料,探讨了玻纤增强体分布层合结构对复合材料力学性能及其失效破坏行为的影响。结果表明,玻纤增强体的宏观不均匀层合结构对复合材料的拉伸及弯曲性能的影响存在差异;连续玻纤毡位于外侧的分布层合结构能够抑制裂纹在垂直于拉力方向的扩展,层间分离的同时使更多的纤维束拔出断裂,显著改善了复合材料的拉伸性能;玻纤网格布位于外侧的分布层合结构则使其弯曲性能明显提高,外侧玻纤网格布中取向的玻纤呈现张力破坏使复合材料能够承受更高的弯曲载荷;分布层合结构中引入的玻纤网格布发挥了纤维束增韧作用,大幅提高了复合材料的冲击强度;与玻纤毡增强热塑料复合材料(GMT)相比,适宜的分布层合结构可使复合材料的拉伸及弯曲性能提高59%~76%、冲击强度提高53%。

复合材料层合壳体的弹性理论解

本文研究了正交铺层并可具有各向同性层的纤维增强圆柱壳体,两端为简支,承受轴对称分布载荷的层问应力问题。纤维单层可简化为正交向异性的或横观各向同性的材料,直接应用三维弹性理论求得精确解。实例计算分析了在均布压力作用下的双层与三层叠层圆柱壳体。所得结果不但可作为评价其它近似方法的参考,而且在层合结构的设计中也有较大的实用价值。

数值计算模拟复合材料固化中夹杂气泡的影响和残余应力的变化

复合材料的固化有着复杂的内部过程 ,传统的工艺条件难以保障产品的质量。影响复合材料成型质量的主要因素为树脂基体内的气泡的增长和各铺层之间的残余应力 ,本文作者分析气泡和残余应力形成的机理 ,建立过程模型 ,并编制计算机程序模拟计算气泡的增长和残余应力的形成 。

纤维增强塑料在化工设备中的应用及设计

纤维增强塑料因其具有优异的耐腐蚀性能而被广泛用于制作化工设备。着重探讨了纤维增强塑料的特性、发展及其在化工设备中的应用,并在复合材料强度理论基础上对此类化工容器的层合结构设计进行了分析。

含分层损伤复合材料层合结构在弯曲载荷作用下的屈曲问题研究

由于制造缺陷和服役过程中的外物冲击,分层损伤是广泛存在于复合材料层合结构中的一种缺陷形式.本文研究含圆形分层损伤碳纤维增强型层合结构在四点弯曲载荷作用下的屈曲力学行为.用三维数字图像相关技术获取屈曲表面的变形场和应变场,并以3自由度的利兹法为基础建立反映含分层损伤层合结构在弯曲载荷作用下屈曲力学行为的一维理论模型.最后,用实验得出的屈曲临界载荷值验证理论模型计算出的屈曲临界载荷值,并得出结论:本文提出的计算分层屈曲临界载荷的简便方法,可以用于屈曲临界载荷的初步估算.

非贯穿侵彻超高分子量聚乙烯纤维软体防弹衣数值模拟

为研究9 mm手枪弹非贯穿侵彻作用下超高分子量聚乙烯纤维(Ultra High Molecular WeightPolyethylene Fiber,UHMWPE)软体防弹衣的破坏形态,用含损伤的正交各向异性本构模型在LS-DYNA中建立该防弹衣的有限元模型.仿真结果表明:有限元模拟防弹衣的破坏形态与试验结果基本一致;UHMWPE复合材料具有优异的抗弹性能.该数值模拟方法能有效评估和预测复合材料抗弹性能和冲击形态.

CFRC抗弯试件的机敏性能试验研究

碳纤维具有良好的导电性,且其电阻率变化与所处应力场具有稳定的对应关系。在混凝土结构中构造一定厚度的碳纤维增强混凝土机敏层,并通过实时监测电阻率变化,可对结构的实时荷载和损伤程度进行预报。本研究中设计了碳纤维混凝土与混凝土层合型构造,研究了静载、反复荷载作用下,上缘碳纤维增强混凝土层和下缘碳纤维增强混凝土层的电阻变化规律,得出了以电阻率变化表征构件力学状态的碳纤维增强混凝土的压敏和拉敏规律。