孔柱锥度对纤维柱增强夹芯结构压缩性能的影响

纤维柱增强泡沫夹芯材料孔柱在加工过程中会产生一定的锥度,为研究孔柱锥度对夹芯结构压缩性能的影响,设计并制备了15组不同锥度孔柱的纤维柱增强复合材料。对制备的夹芯结构进行准静态压缩试验并结合数值模拟,研究了孔柱锥度与芯材厚度对夹芯结构压缩强度、模量、比强度以及失效形式的影响。结果表明:芯材厚度为25 mm、30 mm、35 mm的夹芯结构,孔柱锥度由0°提升至16°后,压缩强度分别提升了14.7%、22%、24.8%,压缩模量分别提升了25.9%、31.6%、37.7%,比强度分别提升了4%、9.95%、10.24%;孔柱锥度较小和无锥度孔柱的夹芯结构失效形式为纤维柱的屈曲、断裂,且屈曲、断裂位置随着孔柱锥度的增大逐渐向孔径较小的一端偏移;当孔柱锥度提升至16°时,夹芯结构中部分纤维柱孔径较小的一端与面板发生脱黏,导致纤维柱未能起到良好的支撑效果,影响材料的力学性能。

纤维柱增强泡沫夹芯板的压陷行为研究

为了研究纤维柱增强复合材料夹芯结构静态压陷力学行为,通过李兹方法与叠加原理相结合,建立全新的纤维柱增强复合材料夹芯结构的压陷力学模型,该模型回避了计算结构应变能的困难。通过理论计算可以得出,与传统泡沫夹芯结构相比,纤维柱增强复合材料夹芯结构很大程度上限制了压陷区的扩展,降低了结构的压陷损伤,有效提高了结构的剩余强度。

缝合增强泡沫夹芯结构复合材料的制备与性能

为满足夹芯结构复合材料耐压和轻量化的要求,采用真空导入模塑工艺一体成型缝合增强泡沫夹芯结构复合材料,考察了缝合间距、缝合纤维柱直径对夹芯结构复合材料性能的影响。结果表明:缝合纤维柱的纤维体积分数控制在45%~47%范围内时,真空导入模塑工艺制备的缝合增强泡沫夹芯结构复合材料树脂浸润缝合纤维柱质量均匀,缺陷最少。缝合间距增加1倍,平压模量降低65.7%,平压强度降低54.3%;缝合纤维柱直径增加,平压模量和平压强度显著增加,且平压模量大致与纤维柱直径的平方成正相关关系。缝合增强后,夹芯结构平压模量最大增加了9.2倍,平压强度增加了3.9倍。缝合增强泡沫夹芯结构的失效依赖于缝合增强方式,主要有泡沫开裂失效和纤维柱失效两种失效模式。

缝合增强泡沫夹芯结构复合材料力学性能研究

采用机械缝合设备连续制备了"X"型构型缝合增强泡沫夹芯结构预成型体,并采用真空导入模塑工艺(VIMP)整体成型了缝合增强泡沫夹芯结构复合材料。实验研究了面板纤维布层数、面板纤维布穿透缝合层数、缝合角度、缝合针距及纱线股数对缝合增强泡沫夹芯结构复合材料弯曲性能和平压性能的影响规律。实验结果表明:与未缝合结构相比,缝合结构在质量未明显增加的情况下,弯曲性能和压缩性能得到了显著提高,其弯曲刚度最大提高了4.66倍,破坏载荷最大提高了13.8倍;压缩强度和压缩模量最大分别提高了26.2倍和15.2倍。

面芯增强泡沫夹芯结构复合材料工艺技术及力学性能

结构轻量化是航空航天、车辆、船舶等领域发展的永恒主题,复合材料泡沫夹芯板是轻量化结构中的重要组成部分,一般由强度高、模量大的复合材料作为上下面板,由轻质多孔泡沫作为中间芯材。但是泡沫夹芯结构面芯脱胶失效成为制约其工程应用的主要原因。本文将对面芯增强泡沫夹芯结构复合材料的设计、制备和力学性能表征方面的最新研究成果进行总结,重点介绍缝合、簇绒和Z-pin等泡沫夹芯结构面芯增强手段以及对应的设计和制备工艺,重点从力学性能试验表征和面芯增强前后的性能对比等角度评述了面芯增强后的性能改进效果。

侵彻作用下负泊松比蜂窝夹芯结构动态响应

随着战争的不断加剧,弹丸对高价值设施有严重威胁,提高各类设施的抗侵彻性能尤为关键。通过弹道枪实验和数值模拟方法研究3D打印蜂窝夹芯结构的抗侵彻性能。通过弹道冲击实验对比分析7块试件的动态响应。夹芯结构由Q345钢顶板、碳纤维增强复合材料(CFRP)背板和铝合金蜂窝芯层组成。实验对比了3种蜂窝芯层构型:泡沫铝、正六边形及具有负泊松比效应的内凹六边形。对比结果表明,与蜂窝芯层为泡沫铝和正泊松比的蜂窝夹芯结构相比,负泊松比蜂窝夹芯结构残余速度较低,抗侵彻性能较强。通过数值模拟研究获得了负泊松比蜂窝夹芯结构的动态响应过程。通过参数分析进一步得到胞元内折角度、背板厚度以及背板类型对负泊松比蜂窝夹芯结构抗侵彻性能的影响规律。数值研究结果表明,3种因素对蜂窝夹芯结构抗侵彻性能均存在一定影响。运用非支配遗传算法对初始蜂窝夹芯结构进行多目标优化,在保证相同弹道极限速度的前提下使得其质量减轻21.1%。

泡沫夹芯式复合材料结构抗弹性能试验研究

为了改善超高分子量聚乙烯纤维作为装甲材料应用的环境,设计了由聚氨酯泡沫、超高分子量聚乙烯纤维和玄武岩纤维组合形成的夹芯式防护结构,并分别对相当面密度下的单独钢板、前置钢板/夹芯板和单独夹芯板3种形式的防护结构进行了弹道试验.结果表明:夹芯板结构的使用能够较大程度的提高等面密度装甲结构的防护能力,且增加夹芯板在装甲结构中所占比重,或增加超高分子量聚乙烯在夹芯板结构中所占比重,都能提高装甲结构单位面密度的吸能量.同时,泡沫层的使用在一定程度上有利于发挥超高分子量聚乙烯纤维的抗弹吸能特性,而相同厚度软泡和硬泡对其影响相差不大.研究结果可为合理设计轻型防护结构提供参考.

碳纤维增强泡沫铝夹芯梁弯曲性能数值模拟

运用有限元软件ANSYS,对泡沫铝夹芯梁在跨中集中力作用下的变形进行了数值模拟分析。分析中单元采用平面二维单元plane82,面板材料采用金属铝。分析结果显示,数值模拟能比较真实再现泡沫铝夹芯梁在集中荷载作用下的弯曲变形,增加碳纤维可提高泡沫铝夹芯梁的抗弯性能。

Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构抗侵彻数值模拟

结合金属/复合材料层合结构的抗侵彻能力,基于混合蜂窝结构低成本、高韧性以及在低速冲击下吸能的特点,设计了一种Al/CFRP(carbon fiber reinforced plastics)/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构,旨在利用各层结构特点,逐步降低弹体速度,高效吸收弹体动能,以达到防护效果。为探究Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构在弹体侵彻下的损伤演化规律及吸能特性,开展了Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构在弹体侵彻下的数值分析,探讨了冲击能量对多层结构抗侵彻性能的影响。结果表明:与Al/CFRP复合结构相比,引入混合蜂窝铝后,结构给予弹体的反作用力增大,在能量不变的情况下,弹体作用板的时间变短。在Al/CFRP/混合蜂窝铝复合夹芯多层结构抗侵彻过程中,Al板和CFRP芯层主要抵抗侵彻以降低弹体速度,混合蜂窝铝主要是吸能。在40 J的冲击能量下,结构总吸能为36.79 J,比吸能为0.217 J/g,蜂窝铝芯层吸能占主要部分,吸能比率为30.3%;随着冲击能量的增大,蜂窝铝芯层的吸能比率增至56.2%,即冲击能量较大时蜂窝铝芯层的吸能效果更好。

不同增强方式下泡沫夹芯复合材料三点弯曲性能研究

研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能。采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验,分别得出各自的载荷-挠度曲线,再引入加强筋的方式进一步研究缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能。结果表明,玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料较玻璃纤维泡沫夹心复合材料性能有所提升;引入加强筋会使缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲强度从17.79 MPa增大到37.47 MPa,且随着加强筋数量增多,缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能得到提升;在加强筋数量相同(2根)的情况下,加强筋平行铺放时弯曲性能最好,弯曲强度达到46.96 MPa,20°交叉铺放时次之,十字铺放时最差。

美公司推出玻璃纤维增强聚氨酯泡沫芯材

聚氨酯树脂除了用作结构复合材料的基体外，其硬质泡沫体还在日益增多的用途，如在造船、建筑、风能等中用作玻璃纤维增强结构芯材的基体：美国芯材专业厂商Nida—Core公司现在就供应两种玻璃纤维增强硬质闭孔聚氨酯泡沫芯材产品，产品牌号分别为STO和SXO。

浅析钢筋混凝土泡沫夹芯装饰柱施工工艺

竖向钢筋混凝土泡沫夹芯装饰柱的施工工法,采用钢筋混凝土做保护层,杜绝了装饰柱表面出现裂缝的现象,减轻了结构自重,使装饰耐久年限增加,后期不会出现脱落现象。文章结合海港区市民中心工程的工法,阐述了竖向钢筋混凝土泡沫夹芯装饰柱的施工工法适用于高层建筑物外竖向非主体结构装饰柱施工。

湿热环境下泡桐木复合材料夹芯结构Ⅰ型界面剥离试验研究

采用人工加速老化的方法模拟湿热环境,通过泡桐木玻璃纤维增强复合材料夹芯结构的双悬臂梁拉伸剥离试验,研究湿热环境对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)面板和泡桐木芯材的粘结性能的影响。试验结果表明,90 d湿热加速老化后泡桐木复合材料夹芯结构的能量释放率下降了32.3%,芯材泡桐木顺纹抗拉强度下降了11.6%,GFRP面板拉伸模量下降了11.0%。

双层波纹夹芯结构的弯曲性能

本文采用真空辅助成型(VARI)工艺制备了玻璃纤维增强树脂基复合材料双层波纹夹芯结构,通过试验研究其失效模式和弯曲性能。在试验过程中,双层波纹夹芯结构的失效模式为上面板最先发生开裂,随后中间面板的开裂导致试样最终失效。利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,将模拟与试验结果进行对比发现,试验与有限元模拟的失效模式对应良好,两者之间极限承载力的误差为10.14%,弯曲刚度的误差为9.98%。在此基础上,利用有限元方法探究波纹方向和角度对结构弯曲性能的影响,计算结果表明:纵向波纹相比横向波纹对结构弯曲刚度的影响更大,增大纵向波纹角度可以有效提高结构的弯曲刚度。此外,当纵向波纹置于压头一侧时,双层波纹夹芯结构的初始失效载荷和弯曲刚度分别提高了129.59%和25.09%。

美推出玻纤增强聚氨酯泡沫芯材

美公司推玻璃纤维增强聚氨酯泡沫芯材。聚氨酯树脂除了用作结构复合材料的基体外，其硬质泡沫体还在日益增多的用途，如在造船、建筑、风能等中用作玻璃纤维增强结构芯材的基体。美国芯材专业厂商Nida—Core公司，现在就供应两种玻璃纤维增强硬质闭孔聚氨酯泡沫芯材产品，产品牌号分别为STO和SXO。这些产品的制造方法是利用其专利设备把玻璃纤维植入聚氨酯泡沫板中，

曲面碳纤维增强树脂复合材料点阵夹芯结构的弯曲和振动特性

采用热压一次成型的工艺制备了曲面碳纤维增强树脂复合材料点阵夹芯结构,进行了三点弯试验探究了结构的弯曲破坏载荷与破坏模式。结果显示:结构的载荷位移曲线分为4个阶段,分别为线性阶段、损伤起始阶段、损伤演化阶段和失效阶段;破坏模式主要为面板压溃与节点失效。通过ABAQUS显示求解器建立了有效的弯曲和模态振动模型,得到弯曲破坏过程的失效模式、载荷位移曲线及结构振动模态与固有频率。讨论了不同参数(几何参数和材料性能)对弯曲和振动性能的影响,比较了不同边界条件对固有频率的影响。结果显示:相对密度(面板厚度、芯子直径)的增加会使结构的弯曲破坏载荷和固有频率增大,而芯子倾角ω的增大会使弯曲破坏载荷与固有频率的减小;材料的比刚度越大,固有频率越高。

玻纤增强聚氨酯泡沫芯材

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碳纤维增强点阵夹芯结构的散热承载协同优化

在散热性能分析中,解析地给出了点阵夹芯结构的整体传热系数和等效压降,定义了散热性能指标.通过连续介质力学的方法和经典的层合理论,并通过串并联模型给出了碳纤维增强点阵夹芯结构整体的刚度特性.在满足既定的承载要求和一定的散热要求约束下,提出了一种对碳纤维增强点阵夹芯结构进行多功能优化设计的协同优化方法,在设计中采用了更符合工程实际的基于分枝定界法的混合离散优化方法,得到了夹芯结构质量函数的最小值,从而实现了轻质的目的.同时对不同结构形式的芯子做了相应的比较和分析,结果表明:金字塔型点阵夹芯结构在实现轻质的同时,具有较强的散热能力,而且承载能力更好,更为轻质高效.

碳纤维增强点阵夹芯结构的屈曲强度

考虑到点阵芯层的结构形式及杆单元以拉压为主的变形模式,基于连续介质等效理论,提出了一种全新的位移场假设,并以此编写了计算点阵夹芯复合材料屈曲强度的有限元程序.通过与不同试样的压缩试验的比较,对碳纤维增强点阵夹芯结构的屈曲行为进行了分析,并且验证了程序的有效性.同时,采用程序,讨论了点阵参数(包括杆单元长度、半径及倾斜角)对点阵夹芯复合材料结构屈曲强度的影响规律.结果表明:芯层体积分数相同的情况下,金字塔型和四面体型点阵夹芯结构的屈曲强度相差不大,后者略高.所得结论对点阵夹芯复合材料结构设计具有一定的指导意义.

无机面层蜂窝夹芯复合墙板

无机面层蜂窝夹芯复合墙板它是以无机专用型材或优制木材作框架，内部填充经高强度树脂浸渍固化的纸蜂窝夹芯或其它夹芯材料，以纤维增强水泥板或纤维增强硅酸钙板等无机板材作面层，采用高强度热固树脂胶粘剂一次热压成型的复合板材。该墙体板材的技术关键在于利用正六边...