植入NiTi-玄武岩混编纤维增强体的复合材料螺旋弹簧刚度预测模型

为了预测植入NiTi-玄武岩纤维混编纤维增强体的复合材料螺旋弹簧刚度,基于复合材料细观力学推导了混编织物复合材料单层板的等效剪切模量计算公式,建立了多层异种纤维混编织物增强复合材料螺旋弹簧的刚度预测模型。制作了多层NiTi丝和玄武岩纤维混编复合材料螺旋弹簧样件。试验刚度与理论计算刚度误差为2.7%,验证了提出的刚度预测模型的正确性,这对异种纤维增强复合材料结构刚度性能预测及工程化应用具有参考意义。

复合材料中三维编织碳纤维增强体的性能特点

作者对复合材料中的碳纤维增强方式进行了论述,三维编织碳纤维增强体具有整体性和可适应构件多种外形的特点,由其复合成的材料避免了方向性,使复合材料具有优良的综合性能。

树脂基复合材料纤维增强体渗透率的实验研究

纤维增强体的渗透率是树脂基复合材料制备工艺中非常重要的参数,直接影响到树脂浸润的结果,决定了成型制品的质量。本文基于流体动力学原理,通过流动控制方法,使用自制的实验模具对纤维增强体渗透率的实验测量,计算出某种玻璃纤维增强体的各向异性的渗透率,并且利用测得的渗透率作为材料参数输入到数值模拟程序中,实验结果与数值模拟基本是一致的,以此表明:通过这种方法测得的纤维增强体渗透率是比较准确的。

碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料体系冲击后压缩强度研究

探讨了树脂基体、碳纤维增强体以及树脂基体 纤维的界面等对双马来酰亚胺 (简称双马 )树脂基复合材料冲击后压缩强度 (CAI)值的影响 ,指出降低树脂基体的交联密度和产生微观两相结构是提高碳纤维 /双马复合材料CAI值的两个典型方法。合适的树脂含量有利于保持复合材料体系较高的CAI值 ,采用高强高韧性的碳纤维可明显提高复合材料体系的CAI值。为获得较高的CAI值 ,保持合适的树脂基体

碳纤维增强金属基复合材料的研究进展

从界面调控和制备方法两方面综述了碳纤维增强金属基复合材料的研究进展,前者包括碳纤维表面改性和金属基体合金化,后者除了粉末冶金、扩散粘结、搅拌铸造、挤压铸造、真空压力浸渗等传统方法外,还涉及增材制造技术在此领域的应用。基于平面流动铸造法,笔者提出了采用流铸印刷法制备金属基复合材料的新技术,并介绍了一些试验结果。此外,还对碳纤维增强金属基复合材料的发展提出了建议。

纤维增强膏体充填材料的宏细观试验

为了提高膏体充填体的稳定性,在膏体充填材料中加入纤维以改善其脆性.采用宏细观试验方法研究了聚丙烯纤维增强膏体充填材料的破坏行为.从宏观上,通过一系列单轴压缩试验定量研究了纤维掺量对膏体充填材料力学性能影响.采用X射线CT多层切片扫描技术分析了纤维对膏体充填体试件细观结构的影响.研究结果表明:水泥掺量为10%时,纤维使膏体充填材料的峰值强度略有增加,纤维可大幅度提高其韧度和峰值强度点的应变;纤维能阻止试件中裂缝的扩展和延伸,使裂缝细化、分散,进而使试件在破坏前可形成更大体积的裂缝,这些裂缝在形成过程中可吸收更多的能量,从而提高膏体充填材料的韧性.

碳纤维三维网络体增强环氧树脂复合材料的性能

以酚醛树脂粘结短切碳纤维(SCF)并炭化制得碳纤维三维网络增强体(CFNR),再采用真空袋成型法浸入环氧树脂(EP)制得新型EP/CFNR复合材料。通过显微镜观察CFNR和复合材料的微观结构,采用万能试验机测试力学性能,以及用电阻仪测定导电性能等方法对复合材料进行了评价。结果表明,炭化后的酚醛树脂将SCF粘结成连续的三维网络结构,EP/CFNR复合材料中SCF间有明显可见的炭质粘结点;当SCF质量分数为7.3%时,EP/CFNR复合材料较纯EP,EP/SCF复合材料的弯曲强度分别提高33%,29%,压缩强度分别提高23%,10%,同时,其体积电阻率是EP/SCF复合材料的1/45。

内爆作用下金属壳体与纤维复合材料增强壳体动态响应特性

为了研究金属壳体(MS)和纤维复合材料增强壳体(FCRS)的动态响应特征,采用三维数字图像相关方法和经验模态分解-希尔伯特黄变换研究了两种壳体结构在内爆作用下的响应过程。通过对比不同时刻的动态响应可知:FCRS动态变形过程复杂,径向变形的同时不仅伴随着轴向变形,还伴随着复合材料层与层之间以及与内衬间的摩擦,大大削弱了爆炸载荷作用在结构上的能量,降低了其最大变形和塑性变形。对比两种壳体振动能量在时频域内的分布特征可知:FCRS可降低内爆作用下壳体能量过度集中对结构破坏的概率。以上结果表明FCRS的抗爆性能明显优于MS.

中国纤维增强水泥复合材料的新进展

20世纪的40多年间石棉水泥(AC)是中国唯一的FRC品种。近20年来先后研发成功多种非石棉的纤维强水泥(FRC),主要有抗碱玻璃纤维增强低碱度水泥(GRLC)、维纶纤维增强水泥(VRC)、纤维素纤维增强硅酸钙以及高压挤制FRC条板等。这些新型FRC制品不仅在材性上与AC制品相近甚或优于AC制品,而且应用范围正在日益扩大。

全螺纹纤维增强树脂杆体在基坑边坡支护工程中的应用

通过工程实例介绍了全螺纹纤维增强树脂杆体的性能,探讨了全螺纹纤维增强树脂杆体代替钢筋,以及应用于基坑边坡土钉墙支护工程的可行性。

复合材料增强体纤维性能分析

纤维增强复合材料,是当今社会备受关注的新型高性能材料,并将此新型材料应用到各个领域当中,例如,航天航空、汽车制造以及国防工业部门等。国内现阶段工业领域使用较多的增强纤维为玻璃纤维,缺少对廉价天然纤维作为增强体的研究。本文对复合材料增强体纤维性能进行分析,与传统纤维相比,其更加具有韧性,更适合应用到工业领域当中。

C纤维和SiC纤维增强SiC基复合材料微观结构分析

为减缓由于碳纤维与碳化硅基体热膨胀系数差异导致的微裂纹的产生,同时采用了C、SiC纤维作为增强体,通过有机前驱体浸渍裂解法(PIP)制备了(C-SiC)f/SiC复合材料,并通过扫描电子显微镜对复合材料的显微结构进行了分析,研究了复合材料中纤维排布方式以及基体相组成。研究发现,采用扫描电子显微镜的方法能够清晰地分辨出复合材料中各相的存在形式。从复合材料抛光面分析可以发现,在纤维束交错处存在束间基体聚集区域。复合材料基体主要由具有不同衬度的两相组成,分别是由含纳米SiC粉体浆料裂解产物和有机聚合物前驱体(PCS)裂解产物。PCS裂解产物主要呈带状,分布在浆料裂解过程中形成的裂纹和微孔中。

SiC界面涂层对碳纤维针刺毡增强Al2O3复合材料力学性能的影响（英文）

分别采用3D碳纤维针刺毡为增强体以及聚碳硅烷(PCS)衍生SiC涂层为界面相,通过溶胶-浸渍-干燥-热处理(SIDH)技术制备C/Al2O3复合材料,研究SiC界面涂层对C/Al2O3复合材料力学性能、抗氧化性能和抗热震性能的影响。结果表明,C/Al2O3复合材料的断裂韧性显著优于Al2O3单体陶瓷,引入SiC界面涂层后,尽管断裂功有一定程度下降,但C/Al2O3复合材料的强度得到明显提高;得益于SiC涂层和C纤维之间的强结合,C/SiC/Al2O3复合材料在静态空气中表现出明显优于C/Al2O3复合材料的抗氧化和抗热震性能。

一种低膨胀高刚性的炭纤维网络增强聚丙烯复合材料

利用酚醛树脂粘接短切炭纤维,炭化得到全炭型的稳固炭纤维网络增强体(CFNR),真空浸胶后制得一种低膨胀、高刚性的CFNR/聚丙烯(PP)复合材料。利用扫描电镜和热机械分析仪对CFNR/PP复合材料的微观结构和热机械性能进行表征。结果表明,在相同的载荷条件下,常规短切炭纤维(SCF)/PP复合材料的形变是CFNR/PP复合材料的2.3倍。相同温度下,CFNR/PP复合材料、SCF/PP复合材料和PP的储能模量和弯曲模量都依次下降。在30℃和110℃时,CFNR/PP复合材料的弯曲模量分别为SCF/PP复合材料的1.8倍和2.5倍。而且,CFNR/PP复合材料具有较高的热尺寸稳定性,其平均热膨胀系数(30~120℃)是SCF/PP复合材料的1/4。可见,与松散的短切炭纤维网络增强结构相比,CFNR在提高聚合物复合材料的刚性和热尺寸稳定性方面更有效。

固体发动机纤维缠绕壳体的成型工艺设计及试验

采用网格理论对缠绕壳体进行了工艺参数的设计计算 ,计算出缠绕工艺参数 ,结合微机控制缠绕软件编制程序 ,提出了强度设计、线型控制、变形校核三位一体的设计思想 ,确定了缠绕工艺设计的内容、计算方法及所需和所应产生的参数结构 ,对包络线轨迹进行平滑处理 ,控制缠绕线型 ,用实验进行壳体筒身段的强度设计和变形 (强度 )校核 ,结果表明理论分析与实验结果能够较好地相互吻合 ,壳体的爆破压强误差较小 ,其值小于 5 %。

碳纳米管-碳纤维复合改性混凝土力学性能研究

碳纳米管-碳纤维复合增强体(CNTs-CF)是一种在碳纤维(CF)表面引入碳纳米管(CNTs)构筑而成的新型纤维材料。按照利用CNTs-CF作为跨尺度增强组分对混凝土进行改性的思路,制备出五种CNTs-CF体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)的碳纳米管-碳纤维复合改性混凝土(CCMC),测试了CCMC的抗压强度、抗折强度、折压比(抗折强度与抗压强度的比值)及破坏形态等性能指标,进而结合扫描电镜(SEM)图像,分析了CNTs-CF对混凝土基本力学性能的增效机理。结果表明:掺加适量的CNTs-CF有利于混凝土抗压强度和抗折强度的提升,并且CNTs-CF在混凝土基体中的体积掺量存在相对最佳值。与未配置CNTs-CF的普通混凝土相比,当CNTs-CF体积掺量为0.3%时,CCMC的抗压强度提高了8.79%,抗折强度提高了27.76%。在本试验的纤维掺量范围内,CCMC的折压比随CNTs-CF体积掺量的增加呈现出递增趋势,提高幅度为8.47%~19.16%。掺入CNTs-CF后,混凝土的脆性破坏特征有所减弱,在受荷失效时,其仍可保持较好的完整性,坏而不散、裂而不断。CNTs-CF的表面粗糙程度和比表面积显著增大,较CF表现出更加优越的强韧化效应,构成CNTs-CF的CNTs和CF可分别在纳米、微米层级上发挥各自的改性优势,同时又可相互协同、互为补充,改善混凝土材料的微观结构,从而对其力学性能进行有效强化。

纤维几何尺寸效应对聚合物基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用碳纤维、芳纶浆粕和硫酸钙晶须为增强体,通过模压成型工艺制备了5种不同几何尺寸纤维体系的聚合物基复合材料。利用定速摩擦试验机和扫描电子显微镜研究了不同几何尺寸的纤维体系对聚合物基复合材料在无润滑条件下摩擦磨损性能和表面形貌的影响,以求探究聚合物基复合材料的摩擦磨损机理。结果表明:随着增强体系由单一纤维到混杂纤维,材料的摩擦系数和耐磨性先增大后减小;磨擦后表面逐渐疏松多孔,磨损率增大;适宜混杂比的纤维增强聚合物基复合材料的摩擦磨损性能较优。

高过载条件下CFRP壳体演化行为的数值模拟

针对未来弹箭武器关键新材料部件所面临的高过载服役环境,通过LS–DYNA动力学分析软件建立了霍普金森压杆(SHPB)和碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)壳体的仿真模型,对CFRP壳体抗高速压缩性能进行了动态数值仿真。通过渐进损伤与最大应变控制的破坏准则,描述了复合材料壳体在高速压缩下的损伤失效行为,比较分析发现,模拟结果和试验结果具有较好的一致性。计算得出CFRP壳体的最大承载应力为634 MPa,试验所测得的最大应力为602 MPa(误差为5.4%),仿真得出的壳体损伤状态与试验结果相吻合,以加强环根部剪切破坏为主。

变厚度非均匀粘弹性复合圆柱体的旋转应力

在平面应变的假设下,给出了两个复合弹性圆柱体旋转时的解析解.外柱是由厚度按公式变化的正交各向异性材料所组成,它包裹着一个等厚度纤维增强粘弹性均匀各向同性的实心圆柱体.外圆柱体的厚度和弹性性质按半径方向的幂函数变化.应用边界和连续条件,确定复合圆柱体旋转时的径向位移和应力,应用等效模量和Illyushin逼近法,得到问题的粘弹性解.讨论了各向异性、厚度变化、本构参数以及时间参数,对径向位移和应力的影响.

纤维增强超细尾砂充填体微观破坏机制

纤维增强充填体(FRB)在采空区充填中具有明显的优势,为研究FRB微观破坏机制,以不同配比的玻璃纤维增强超细尾砂充填体为研究对象,利用电子万能试验机、扫描电镜、核磁共振仪和声发射监测仪开展系列试验,从微观层面系统分析FRB的裂隙扩展及损伤演化过程。研究表明:玻璃纤维的掺入能够显著优化充填体材料的初始结构,减少初始缺陷,其中以灰砂配比为1∶12试件的优化效果最为明显;FRB试件和无纤维充填体(CPB)试件的破坏模式存在显著的区别:CPB试件破坏以主裂隙贯穿试件为主,局部位置存在剥落现象,而FRB试件破坏则以较多的小尺度次生裂隙为主,这是由于纤维对充填体材料的阻裂作用所致。因纤维的阻裂作用也使得FRB和CPB的声发射(AE)特性呈现明显的差异:CPB试件在屈服点σ_(cd)(约在85%应力峰值)之后,振铃计数出现“AE下降区”,而FRB试件在屈服点σ_(cd)之后,振铃计数则表现出明显的“AE上升区”。研究结果不仅能够为推广玻璃纤维充填体的应用提供理论指导,且可为玻璃纤维增强充填体达到其峰值强度预测提供声发射判据。