基于数字图像相关法研究某织物增强橡胶基复合材料的力学性能

随着现代社会经济科学技术的发展,织物增强橡胶基复合材料应用越来越广泛,其力学性能备受关注。本文基于数字图像相关法的原理研究了某织物增强橡胶基复合材料的力学性能。实验采用两台高分辨率(2 4 4 8×2048)工业CCD相机记录某织物增强橡胶基复合材料拉伸试样的变形过程,对采集到的图片进行分析得到试样表面的二维位移/应变场数据,并对其应力、应变数据进行线性拟合得到表征织物增强橡胶基复合材料力学性能的弹性模量和泊松比。

涤纶增强橡胶基复合材料各向异性超弹性本构研究

基于一种适用于平纹涤纶增强橡胶复合材料的各向异性超弹性本构模型,将应变能分解为橡胶基体应变能、织物纤维拉伸应变能与织物增强橡胶剪切应变能3部分,并根据单轴拉伸试验数据确定了本构模型参数。编写了有限元材料子程序进行仿真分析,并与试验数据对比验证了本构模型的合理性。该模型从宏观出发,能更好地表征复合材料编织物在拉伸过程中由于大变形所引起的非线性各向异性力学行为,具有结果准确、简单实用等优点,为织物增强橡胶复合材料的设计应用提供了理论依据。

碳纤维织物增强水泥基复合材料试验研究

采用轴向拉伸试验研究了碳纤维织物增强水泥基复合材料(TRC)的静力力学性能,试验工况考虑了配网率、短切钢纤维以及碳纤维织物上的预拉力3个因素.试验结果表明:没有掺加短切钢纤维的薄板,随着配网率的增加,碳纤维织物利用率降低,试验过程中纤维层与水泥基层逐渐分离,最终薄板发生剥离破坏;对碳纤维织物施加预拉力能使薄板的开裂应力提高,从而提高TRC构件的正常使用寿命;在薄板中掺入短切钢纤维有助于提高其界面性能,进而使薄板抗拉强度、极限应变均得以提高;与施加预拉力相比,掺入短切钢纤维对薄板力学性能的改善更加显著;对碳纤维织物施加预拉力的同时在薄板中掺入1%的短切钢纤维可显著提高碳纤维的利用率,薄板破坏时碳纤维被完全拉断.

机织物增强水泥基复合材料的破坏机理

通过对机织物增强水泥基复合材料在抗折试验中裂纹扩展过程的观察和断裂形貌数码照片的分析 ,结合织物抽拔试验后水泥基体微观破坏形貌扫描电镜照片的分析 ,初步研究了机织物增强水泥基复合材料的破坏机理和裂纹扩展的途径。

机织物增强水泥基复合材料的力学性能研究

通过对碳纤维织物、玻璃纤维织物和尼龙纤维织物增强水泥基复合材料的三点弯抗折强度试验 ,分析 3种典型纤维的机织物增强水泥基复合材料的全载荷 挠度曲线、弹性模量、抗折性能和断裂能。

橡胶粉改性高延性水泥基复合材料纤维优化研究

将废旧轮胎回收得到的橡胶粉与纤维增强水泥基复合材料(ECC)结合,可以得到绿色环保、性能优异的橡胶粉ECC。文章研究了国产PVA、PE和PP三种纤维对橡胶粉ECC轴向拉伸性能的影响,并探讨了不同橡胶粉粒径、养护环境和养护龄期下ECC的基本力学性能。结果表明:掺入PE纤维的橡胶粉PE-ECC增韧效果最好,其极限拉应力可达到6.97 MPa,极限拉应变最高接近6%。橡胶粉粒径为0.2~0.9 mm时,橡胶粉PE-ECC均表现出明显的受拉应变硬化现象,其极限拉应变稳定在3.2%左右,且粒径越大,极限抗拉强度越小。在同一养护条件和养护龄期下,随着橡胶粉粒径减小,ECC的立方体抗压强度逐渐削弱,粒径0.3 mm的橡胶粉对PE纤维与水泥基体的锚固及拉伸性能影响相对较小。此外,掺入橡胶粉的PE-ECC韧性及能量吸收能力更优,其弯曲韧性指数由普通PE-ECC的20.94提高至25.33,且变形能力显著增强。

单向带与织物碳纤维增强树脂基复合材料中孔隙的细观特征

研究单向带与织物碳纤维增强树脂基复合材料中孔隙的细观特征,主要包括孔隙的分布特征、形貌、位置、面积和长宽比等。采用金相显微镜、扫描电镜和超声C-Scan检测对不同孔隙率(0~5.0%)的复合材料层压板进行观测和表征,比较单向带和织物层压板中层中孔隙和层间孔隙的细观特征,并采用统计分析的方法研究孔隙面积和孔隙长宽比随孔隙率的变化趋势。研究结果表明:受纤维分布的影响,单向带层压板和织物层压板中孔隙有其各自的细观特征,且随孔隙率的增加呈现一定的规律,从细观尺度上为孔隙率检测评估和性能预测提供了更客观、更符合实际的物理描述。

炭纤维增强聚合物基复合材料的热氧老化机理

从基体、纤维和纤维/基体界面的角度,探讨了炭纤维增强聚合物基复合材料(CFRPMCs)的热氧老化机理。总结了纤维性能、纤维取向、纤维体积含量、织物结构、树脂性能、纤维/基体界面强度等因素对CFRPMCs热氧老化性能的影响规律,并简要分析了目前提高CFRPMCs热氧老化性能的方法。研究指出,立体织物增强的聚合物基复合材料能够很好地克服传统层合复合材料热氧老化后易分层的缺点,采用立体织物来增强聚合物,将会是今后提高CFRPMCs热氧稳定性的一个主要发展方向。

织物铺层铺式对水泥基复合材料力学性能的影响

通过抗折、抗压强度试验,研究了织物铺层铺设方式对水泥基复合材料力学性能的影响.研究表明:随着织物铺层层数在一定范围内的增多,织物增强水泥基复合材料的纵向抗折强度逐渐增大,而横向抗压强度却逐渐下降;织物铺层角度对织物增强水泥基复合材料纵向抗折强度和横向抗压强度有不同影响,在所试验的范围内,纵向抗折强度以45°织物铺层角度为最好,0°的次之,90°的最差,而横向抗压强度却以0°织物铺层角度为最好,90°的次之,45°的最差;织物铺层位置对织物增强水泥基复合材料纵向抗折强度和横向抗压强度的影响在不同的情况下有较大的差别.

橡胶基纳米复合材料研究进展

介绍了橡胶基纳米复合材料的制备方法 ,综述了橡胶基纳米复合材料的研究进展 ,提出了橡胶基纳米复合材料的发展趋势。

树脂基纤维增强复合材料

树脂基纤维增强复合材料是由高性能纤维和高分子树脂两部分经复合而成的,是一种先进的、具有很大应用价值的结构材料。本文列举了几种常见的增强纤维和树脂材料,阐述了该类材料的特点和应用,并介绍几种新发展的材料和加工方法。

绿色路用纤维增强水泥基复合材料制备及其韧性表征

为提高传统混凝土的路面抗变形能力,采用橡胶粉和玄武岩束制备绿色路用纤维增强水泥基复合材料(FRCC)。对材料的力学特性、韧性指标以及微观结构进行分析,结果表明:单掺橡胶粉时,材料的强度随橡胶粉掺量增加整体呈下降趋势,但其折压比随橡胶粉掺量增加有所提高,试件破坏过程中表现出一定的延性。复掺0.6%、0.8%和1.0%玄武岩纤维束时,材料的强度和折压比均有很大程度的提高,其荷载-挠度曲线具有明显的弯曲硬化特征,峰值荷载所对应的挠度比单掺10%橡胶粉的试验组提高了30%～110%,全曲线所包围面积为单掺10%橡胶粉试验组的14.4～30.3倍。采用初始弯曲韧性比进行弯曲韧性表征结果与折压比之间具有良好的线性相关性。

料浆对熔渗工艺制备碳纤维织物增强碳化硅复合材料的影响

针对航空发动机热端部件复杂结构存在的陶瓷基复合材料成型难度大的问题,以碳纤维织物为增强体,以有无添加粉体的两种树脂料浆为研究对象,开展料浆-熔渗工艺制备碳纤维织物增强碳化硅复合材料技术研究,探索两种料浆的注浆成型及熔渗工艺适应性,并对获得的复合材料基本性能进行表征。结果显示:有无添加粉体的两种料浆的黏度适中,在注浆工艺温度下具有3~5 h以上的注浆工艺窗口,通过注浆成型工艺均可获得少孔隙、质量均匀的树脂基复合材料;无粉体和有粉体的料桨固化物在900℃炭化后,孔隙率分别为39.6%和31.3%,残炭率分别为24%和76%,平均孔径分别为0.068μm和0.069μm,能够满足熔渗工艺的要求;采用添加粉体的料浆制备的碳纤维织物增强碳化硅复合材料具有更低的气孔率(3.54%)和更高的弯曲强度(162 MPa),满足航空发动机静止部件的应用要求。

硅烷偶联剂对玻璃织物/水泥复合材料界面行为的影响

本文通过织物抽拔试验和抽拔试验后残留在水泥基体中的纤维表面形貌扫描电镜照片分析 ,研究了在玻璃纤维织物表面涂覆硅烷偶联剂或涂蜡 ,对它增强的水泥基复合材料界面行为的影响。实验结果表明 :在玻璃纤维织物表面涂覆硅烷偶联剂有利于它与水泥基体间的界面粘结 ,改善它们间的界面行为 ,在玻璃纤维织物表面涂蜡则不利于它与水泥基体间的界面粘结。

橡胶纳米复合材料研究进展

对蒙脱土的结构、纳米材料的制备及橡胶纳米复合材料的一些特性作了简要介绍。分析了橡胶增强中几个主要因素的作用和地位,认为粒径是橡胶增强的第一要素,粒径因素包括部分表面活性因素和结构性因素,纳米增强是橡胶高效增强的必要条件,并指出炭黑和白炭黑增强橡胶属于纳米复合材料范畴。以橡胶纳米复合材料的制备方法(主要有:插层复合法、溶胶-凝胶法、原位分散法、和纳米直接共混法)为线索综述了橡胶基纳米复合材料的研究进展,分析了各种方法的优缺点及对其应用前景进行了展望。

纤维表面改性技术在水泥基复合材料中的应用

纤维表面改性可提高纤维与基体间的界面性能,广泛应用于水泥基复合材料的改性中,意在提高纤维与水泥基体的黏结性能,促进新型水泥基复合材料的开发。水泥基复合材料中常用纤维以高性能合成纤维和无机纤维为主。纤维表面改性可分为物理改性和化学改性,其中物理改性包括机械改性、涂层改性、拉挤成型、等离子体改性,化学改性包括化学氧化法、溶胶-凝胶法、阳极氧化法、化学沉积法、偶联剂改性和接枝改性等。在水泥基复合材料中纤维表面改性技术的未来发展趋势体现在以下方面:改性纤维能够使水泥基复合材料具有更高的强度和模量,并开发出高效、稳定的改性方法;加强纤维、织物的结构设计,开发特种水泥基复合材料;利用多种纤维混杂或者添加纳米颗粒开发多功能化的复合材料,实现提高材料强度的同时拥有特殊的功能性。

麻纤维增强软木橡胶非石棉密封材料的制备及性能研究

采用模压成型方法研制了麻短纤维增强软木橡胶基复合密封材料，并研究了该材料的主要性能及其与组成和成型工艺的关系。结果表明，纤维的加入有利于提高该材料的拉伸强度、耐油性、耐热老化性能和抗蠕变松弛性能，纤维含量、长径比和纤维的表面处理及合理的成型工艺对材料的主要性能有较明显的影响，该材料是一种理想的新型非石棉密封材料。

橡胶骨架材料的现状和开发设想

介绍橡胶骨架材料的品种、应用范围和目前橡胶骨架材料开发中所出现的问题,叙述橡胶骨架材料的更新换代和产品应用的合理性,提出开发四个大类产品的设想。

材料学家——游长江

游长江教授长期从事高分子材料、复合材料等方面的教学和科研工作。他在聚合物一聚合物相容性、聚合物共混物与合金、纳米复合材料、纤维增强复合材料、不饱和聚酯改性、橡胶基复合材料等方面进行了深入研究，已有多项成果应用于生产，取得了显著的经济和社会效益。