超高分子量聚乙烯纤维增强层合厚板抗弹性能实验研究

研究了四种不同面密度的超高分子量聚乙烯纤维增强层合板(UFRP)的抗高速立方体破片侵彻的能力,并比较了四种不同面密度UFRP的吸能情况。实验结果表明,UFRP薄板和厚板的弹道极限与面密度表现出不同的关系;UFRP正面出现了垂向层状剥离带,而UFRP薄板背面出现了水平层状剥离带,UFRP厚板则未见剥离带出现;高速破片冲击UFRP厚板时,应考虑破片镦粗变形对UFRP厚板吸能以及变形模式的影响。

破片群侵彻纤维增强层合板破坏机理及穿甲能力等效方法

为开展破片群侵彻下纤维增强层合板的防护设计,采用瞬态非线性有限元,进行了破片群侵彻下纤维增强层合板破坏机理的研究。阐明破片群侵彻下纤维增强层合板的破坏模式及过程,揭示破片群侵彻能力的增强效应,并分析破片数量、破片初速和破片间距因素对其影响规律,提出了破片群穿甲能力的等效方法。结果表明:与单破片侵彻相比,破片群的穿甲能力大大增强,其可与增大长度的单破片穿甲能力等效,为破片群侵彻下结构的穿甲防护设计提供了参考。

CDM模型及在纤维增强层合材料侵彻数值模拟中的应用

基于纤维增强层合材料的一种三维连续损伤本构模型(continuum damage constitutive model,CDM),采用动态有限元程序LS-DYNA对Kevlar纤维增强层合材料的弹道侵彻过程进行了数值模拟,预测了弹丸的剩余速度以及靶板的变形和破坏模式,给出了弹道冲击下不同损伤模式的分布及演化。通过与实验结果的比较验证了数值计算的有效性和合理性。

基础激励下带金属外层的多黏弹性层纤维增强层合板的动力学模型

以包含三层黏弹性材料、二层纤维增强材料和金属外层的多黏弹性层纤维增强(MVFLM)层合板为例,建立其在基础激励作用下的动力学模型。将坐标系设置在层合板结构的中心层,使用高阶剪切变形理论(考虑多个黏弹性层的剪切应变影响)和经典层合板理论分别对纤维层和金属层进行建模,进而获得MVFLM层合板的位移场函数;将基础激励等效成均布惯性力载荷,基于能量法获得系统的动能、势能和外力功,并利用正交多项式法表示边界条件对应的振型函数,成功求解具有多个黏弹性层的MVFLM层合板的固有频率、模态振型和振动响应;分别通过与已有计算结果进行对比以及实例测试,验证了所建立的动力学模型的有效性。

纤维增强层硅橡胶充气密封带的研制

采用硅橡胶作主体胶料,涤纶针织套结构为骨架层,直线型分段模压硫化工艺,研制出了长寿命、薄壁、高膨胀、大长度硅橡胶充气密封带。经检测各项性能指标均满足用户要求。

含孔碳纤维增强镁合金层合板拉伸性能和失效模式研究

基于渐进失效模型有限元数值模拟并结合试验,研究在拉伸载荷的作用下不同开孔直径对复合材料层合板的损伤演化过程和剩余强度影响,用扫描电子显微镜对断口形貌和微观损伤模式进行分析。结果表明:随孔径增大,带孔碳纤维增强镁合金层合板强度下降。在拉伸载荷作用下,其失效模式为金属层塑性破坏、纤维层拉伸断裂和层间分层为主的混合失效模式。试验和数值模拟结果吻合,验证了该模型的正确性,对实际工程具有参考价值。

公路路面养护中纤维增强封层技术的应用

以某高速公路工程为例,重点分析了路面养护中纤维增强封层技术的应用。研究表明,在路面养护中采用病害处治、纤维增强封层施工、微表处或SMA薄层罩面施工技术,能够进一步发挥出封层应力吸收作用,改善路面的行车质量,延长路面使用寿命。

纤维增强复合材料层合板弹道冲击研究进展

近20多年来,纤维增强复合材料层合板,在结构防护领域大量使用,由于层合板结构及材料特性的复杂,其弹道吸能机理十分复杂,影响因素包括靶板的几何尺寸、结构形式、材料力学特性及层间粘结、弹形及弹速等诸多方面。本文主要针对近10年的研究工作,侧重于实验技术、弹道冲击实验研究、经验公式及理论分析模型等几方面的发展,进行了回顾和展望。同时,对于弹道侵彻力历程、材料的动态力学特性以及数值分析技术在层合板弹道冲击问题上的运用及发展等方面,也进行了简要的介绍。

玻璃纤维增强铝合金层合板低速冲击响应分析

基于ABAQUS/Explicit建立了GLARE的有限元模型,分析了其在低速冲击载荷作用下的动态响应,讨论了低速冲击过程中冲头与层合板之间的接触力随冲头位移的变化过程,并进一步分析了低速过程中结构的破坏过程及能量平衡。研究发现:冲头承受的载荷在冲击过程中会发生剧烈变化,且在击穿GLARE前,载荷受冲击速度影响很小;冲头的动能损失基本转化成了层合板结构增加的内能,主要包括铝合金板的塑性变形能、整体材料应变能、因损伤破坏吸收的能量;其中铝合金板的塑性变形能占比最高,可通过进一步设计铝合金板来提高GLARE的抗冲击性能。本文为GLARE层合板在结构冲击防护中的设计及应用提供了重要的参考依据。

玄武岩纤维增强钢层合板拉伸性能研究

文中提出将玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)与钢材结合,形成玄武岩纤维增强钢层合板(basalt fiber reinforced steel laminate,BRSL),设计并制作了3组不同纤维体积比的BRSL试件,对其在单轴拉伸荷载下的力学性能进行了试验研究并提出了理论模型.基于试验数据与理论计算综合探讨了纤维体积比对BRSL力学性能以及能量吸收性能的影响.结果表明:纤维体积比的增长可有效提升BRSL的屈服后弹性模量、极限强度;而初始弹性模量和屈服强度会略有下降;BRSL的比极限强度和比能量吸收也随纤维体积比的增长不断增大.

碳纤维增强铝合金层合板的残余热应力分析

碳纤维增强铝合金层合板(CARALL)是由碳纤维复合材料和铝合金薄板制成的,由于碳纤维复合材料和铝合金的热膨胀系数相差很大,加热固化后会产生较大的残余热应力。本文对碳纤维增强铝合金层合板中残余热应力进行了分析,并在碳纤维增强铝合金层合板的加热固化阶段,使用二次加热法来降低碳纤维复合材料和铝合金薄板的粘结温度,从而降低残余热应力。

碳纳米管/碳纤维增强复合材料层合板低速冲击响应和破坏的数值模拟

碳纳米管/碳纤维增强复合材料(carbon nanotube/carbon fibre reinforced plastic,CNT/CFRP)是一种多尺度复合材料,比传统CFRP有更好的综合性能和更广阔的应用前景。对CNT/CFRP在低速冲击下的响应和破坏进行了数值模拟研究。首先,基于先前的研究通过引入基体增韧因子、残余强度因子并改进损伤耦合方程,建立了新的FRP动态渐进损伤模型;然后,利用新建立的本构模型并结合黏结层损伤模型,对4种碳纳米管含量的增韧碳纤维增强树脂基复合材料层合板在5个能量下的冲击实验进行了数值模拟;最后,将模拟结果与文献中的相关实验结果进行了比较,并讨论了冲击速度的影响。结果表明:新建立的FRP本构模型能够预测CNT/CFRP层合板在低速冲击载荷作用下的响应、破坏过程和分层形貌,模拟得到的载荷-位移曲线和破坏形貌与实验吻合较好;冲击速度会影响CNT/CFRP层合板拉伸和压缩破坏的比例,相同的冲击能量下,更大的冲击速度会造成更多的拉伸破坏。

静电增强纤维层的荷尘特征

静电增强纤维除尘技术是控制呼吸性粉尘危害的有效技术。本文根据实验发现，假定粉尘均匀地沉积在纤维层中各纤维的表面上，从而，建立了荷尘纤维当量直径和荷尘纤维层当量充填率的数学模型。为了检验这些数学模型而进行了一系列实验．实验结果表明：在荷尘状态下，静电增强纤维层的除尘过程具有深床型过滤、深床型和浅床型复合过滤，以及随机构流三个阶段特征。在深床型过滤阶段，实验结果与本文建立的数学模型吻合很好。

基于ABAQUS的碳纤维增强铝合金层合板的承载性能研究

碳纤维增强铝合金层合板材料是一种能够减轻桥面板自重的新型复合材料。本文运用ABAQUS软件建模分析的方法,研究了不同铝合金牌号和铺层结构对碳纤维铝合金层板材料面板的承载性能的影响,并与试验结果相验证。研究发现:由2024-T3、7075-T6牌号铝合金和[0/90/0]、[45/0/-45]铺层结构组合而成的4组3/2型碳纤维铝合金试件的初始刚度和极限荷载相差不大,极限位移存在明显差异,采用2024-T3铝合金的试件的极限位移比采用7075-T6铝合金的试件大,铺层结构为[45/0/-45]的极限位移比铺层结构为[0/90/0]的试件大;试件铝合金表面应变对称分布,采用2024-T3铝合金的试件的应变明显比采用7075-T6铝合金的试件大,且加载区短边应变水平明显高于长边;试件材料层损伤存在明显的先后顺序,其中0°纤维断裂最早发生,90°其次,45°纤维最晚,7075-T6铝合金断裂发生在纤维断裂之后,2024-T3铝合金断裂发生在纤维断裂过程中。

由烯烃聚合物材料制得的玻璃纤维增强多层片

本发明涉及一种从烯烃聚合物材料制得的多层片，它包括：（1）至少1层下列外层（a)丙烯聚合物，（b)包含丙烯聚合物材料主链的接枝共聚物，乙烯单体接枝聚合到该接枝共聚物上，任选（a)或（b)的成核剂，（c)烯烃聚合物组合物；（2）至少1层由丙烯聚合物材料和玻璃纤维毡片制成的交替层。

多层纤维增强复合材料轴的动力学特性分析

为了研究多层纤维增强复合材料(Multilayer fiber reinforced plastic,MFRP)轴的动态特性,建立了三维等效弯曲刚度理论和传递矩阵法的耦合模型,研究了厚径比、长径比、铺层角度、铺层占比和堆叠方法对MFRP轴动态特性的影响。结果表明:该耦合模型对MFRP轴动态性能预测具有较高的精度。小角铺层占比是MFRP轴固有频率大小的决定性因素。随着厚径比、长径比的增大,MFRP轴的固有频率减小。无论在简支/自由边界条件还是简支/简支边界条件下,±45°和±90°铺层组合的MFRP轴的固有频率均小于金属轴。

实测轮胎压力下纤维增强应力吸收层数值分析

为获得纤维增强应力吸收层的最佳防裂性能,建立有限元模型,采用货车的实测接触压力,分析纤维增强应力吸收层对基层存在裂缝的沥青路面结构的影响。结果表明,计算中应选择侧荷位作为临界荷位设置纤维增强应力吸收层,可以明显减少沥青面层在裂缝区的应力集中;纤维增强应力吸收层弹性模量取50~200 MPa是合适的;应力吸收层的厚度宜为5~15 mm。

纤维增强复合改性沥青防水黏结层的应用

介绍了纤维增强复合改性沥青防水黏结层在连续配筋混凝土复合路面结构中的作用、材料要求、施工工艺和验收标准,该防水黏结层已在上海市S20外环高速的大修工程中得到应用。

混凝土桥面抛丸及纤维增强防水黏结层施工控制

以某大桥混凝土桥面,通过抛丸工艺处理,喷涂纤维增强防水粘结层,有效改善和提高水泥混凝土面板与沥青铺装层之间的抗剪强度为例,阐述了混凝土桥面喷砂抛丸及纤维增强防水粘结层施工工艺控制重点,可为类似工程施工提供有益参考。

纤维增强封层技术在公路沥青路面养护中的应用

为研究纤维增强封层技术在公路沥青路面养护中的应用,介绍纤维增强封层技术的发展与适用情况,然后选用封层技术所采用材料并研究其路用性能,最后针对旧沥青路面进行路况病害情况调查与评价分析,并采用该文所选材料进行应用研究,介绍施工流程工艺。结果表明:经过纤维增强封层处理后沥青路面平整度良好,抗滑性能优异。