频率选择性阻尼夹芯吸波复合材料

提出多层吸波预浸料层和吸波阻尼层相互嵌合的频率选择性阻尼夹芯吸波复合材料,通过规律性调节吸波预浸料层和吸波阻尼层的厚度,实现对不同频段电磁波的吸收,运用Matlab对其吸波频率选择性进行了理论分析,吸波预浸料层和吸波阻尼层的具体厚度可以根据电磁吸波频段的具体要求来设计。电磁吸波试验验证了电磁吸波频率的选择性以及理论分析方法的有效性和合理性。模态试验、自由衰减试验获得了模态参数、阻尼损耗因子随吸波预浸料厚度变化的曲线,实验数据表明:随着试件吸波预浸料层厚度的增加,电磁吸收频率发生改变,模态固有频率升高,模态阻尼比增大,阻尼损耗因子增加。

泡沫夹芯型吸波隐身结构复合材料的发展趋势

介绍了吸波隐身材料的发展趋势、泡沫型吸波材料的优势及新型聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫的优异性能,展望了以PMI泡沫为芯材制备泡沫隐身复合材料的应用前景。

机械冲击防护柱胞夹芯复合材料及其吸能性能

对机械冲击的定义进行了解释,重点分析了柱胞的抗冲击吸能原理,介绍了抗冲击吸能性能评价指标。在此基础上,阐述了直管、锥形管、球壳结构三种不同构型的柱胞单元在冲击荷载条件下的吸能特性及其研究现状,并对比了不同要素对柱胞抗冲击吸能性能的影响。最后分别归纳总结了不同构型柱胞单元的抗冲击吸能特性,并对机械冲击防护材料进行了初步展望。

雷达吸波复合材料外观失效机理分析及控制方法研究

目的解决多层泡沫夹芯结构的雷达吸波复合材料在环境效应下产生外观失效的问题。方法制备3种类型的雷达吸波复合材料,开展典型自然环境试验。观察试验样品外观状态,并检测变形量。通过观察泡沫的微观组织形貌,检测热膨胀量变化及泡沫与树脂间的粘黏强度,用气相色谱质谱联用仪GCMS检测复合材料裂解气体成分,分析复合材料外观失效成因,并提出解决技术途径。结果6个月自然环境试验后,1#、2#样品外观失效,而3#样品无明显变化。复合材料100℃裂解气体成分为氮气、二氯一氟乙烷、甲基膦酸二甲脂。4种泡沫在22~85℃的最大热膨胀量分别为–0.18%、–0.37%、–0.30%、–0.45%。环氧树脂与4种泡沫的粘黏强度在41~52 N,而聚氨酯树脂达到了54~81 N。结论雷达吸波复合材料泡孔内残留气体的释放,是导致外观失效的根本原因。通过热处理工艺,减少样品残留气体量,并提升胶黏剂与泡沫的粘黏复合强度,是提升复合材料环境适应性的有效技术途径。

夹芯复合材料结构阻尼特性研究

从粘弹性材料的本构关系出发,应用复特征值理论推导了夹芯复合材料结构阻尼的计算方法;同时基于能量损耗原理和阻尼的产生机理,研究了夹芯复合材料结构阻尼计算的模态应变能方法;提出了两种承载/减振夹芯复合材料结构模型,应用动态力学热分析方法测量了芯材的阻尼参数;应用两种阻尼计算理论和有限元数值分析相结合的方法研究了两种夹芯结构模型的损耗因子,并与试验结果进行了比较;分析了夹芯厚度对结构损耗因子的影响。

新型轻质复合材料夹芯结构振动阻尼性能研究进展

作为新一代先进轻质超强韧结构材料,复合材料格栅和点阵夹芯结构受到了国内外学者的广泛关注.目前关于该类结构材料的设计制备以及相关力学性能研究已取得了大量的研究成果.然而对该类结构振动阻尼性能的研究则处于起步阶段.该文综述了纤维增强树脂基复合材料简单层合结构以及各类夹芯结构振动阻尼性能的研究现状.首先阐述其阻尼机理,然后分别概述了复合材料简单层合板的微观和宏观阻尼模型、复合材料粘弹性阻尼夹层结构和新型夹层结构的阻尼预报工作,最后总结归纳现有关于该类结构阻尼特性研究工作中已取得的成果和不足之处,并对其未来发展进行了展望.

聚氨酯泡沫夹层复合材料的制备及其吸波性能研究

根据电磁波阻抗匹配原理,制备了聚氨酯泡沫夹层结构复合吸波材料,研究了不同结构组成对材料吸波性能的影响。实验结果表明:当匹配层中加入质量分数15%的二氧化锰,聚氨酯泡沫夹芯层中加入质量分数5%的二氧化锰和10%的石墨和反射层中加入质量分数35%的石墨时,测试频段为8～18 GHz,聚氨酯泡沫夹层结构复合材料的最大吸收峰为12.9 GHz(R=-35.7 dB),R<-10 dB的频宽为1.5 GHz。

空间格构腹板增强泡沫夹芯复合材料试件准静态压缩吸能试验

采用聚氨酯泡沫作为填充材料,玻璃纤维增强复合材料作为面层和腹板,将双层正交格构腹板改变为双层错位格构腹板、多层错位格构腹板、六边形格构腹板和多层梯形格构腹板,制作空间格构腹板增强泡沫夹芯复合材料试件。对试件开展准静态压缩试验,记录试件的破坏过程,得到其荷载-位移曲线。分析试件产生不同破坏形式的原因,对比试件在压缩变形过程中承载力变化情况;引入能量吸收值、比吸能和平均压溃力3个指标比较试件的吸能性能。结果表明:改变竖直格构腹板的空间位置后,试件的准静态压缩破坏模式由竖直格构腹板突然屈曲失稳破坏改变为竖直格构腹板先产生倾斜再发生弯曲破坏,以及斜向格构与泡沫的剥离破坏和斜向格构与斜向格构的层间剥离破坏,有效减少了试件承载力的弹性突变,降低了试件的脆性;竖直格构腹板弯曲破坏比斜向格构的剥离破坏吸收更多能量,其能量吸收值波动幅度最大为16.6%;试件的能量吸收值随着压缩量增加呈线性增加,其耗能性能较为稳定。

工艺结构缺陷对蜂窝夹芯复合材料电磁吸波性能影响

吸波蜂窝夹芯结构通常由胶粘剂将透波蒙皮、吸波蜂窝芯、反射板粘接构成,除材料本征参数及尺寸因素外,工艺结构缺陷同样会对夹芯结构吸波性能产生重要影响。使用CST软件建模仿真,并制备典型样件进行垂直反射率测试,分别分析了板芯脱粘、蒙皮分层、纤维混杂等工艺结构缺陷对夹芯结构吸波性能的影响。结果表明:板芯脱粘缺陷、蒙皮分层缺陷和背衬纸夹杂缺陷对制件吸波性能影响不大,但是透波蒙皮中碳纤维混杂会显著影响样件电磁特性,随着碳纤维夹杂含量增加,复合材料的吸波性能呈现出先提高后降低的趋势。当单元面内碳纤维体积含量<1.6%时,夹芯结构在2~4 GHz的吸收性能会得到提升,当单元面内碳纤维体积含量>10%时,夹芯结构在2~18GHz的吸收性能均明显降低。其中,当单元面内碳纤维体积含量为0.67%时,夹芯结构在S波段的平均损耗为-17.06dB,在C波段的平均损耗为-14.48 dB,在X波段的平均损耗为-12.74 dB,在Ku波段的平均损耗为-12.20 dB,呈现较好的吸波特性。

夹芯复合材料阻尼性能的研究进展

随着航空航天轻质高速化和精密仪器设备自动化的发展,振动问题日益凸显。夹芯复合材料比强度高、比模量大、减振性能优良,兼具结构和功能一体化的特性,成为航空航天领域研究的热点。从复合材料基体、增强体、界面3个方面阐述了复合材料的减振机理,介绍了目前研究热门的夹芯结构以及芯材、面板、结合界面及其相互作用对阻尼性能的影响规律,概述了夹芯复合材料阻尼改性的研究现状,最后对夹芯复合材料阻尼的研究方向进行了展望。

轻质复合材料夹芯结构抗冲击仿真分析

复合材料夹芯结构具有优越的力学性能,被广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域。文章建立了三种不同构型的复合材料夹芯结构有限元模型,研究了不同冲击能量下结构的损伤形式和吸能特性。结果表明,在相同的冲击能量下,模型二夹芯板冲击在损伤深度方面表现出更优异的抗冲击性能。夹芯结构随着厚度的增加,整体刚度变大,夹芯板所能承受的载荷峰值越大。从吸能角度来看,当冲击能量低时,壁厚小的结构反而吸能效果更好,但随着冲击能量的增加,壁厚越大,比吸能数值越大,吸能效果越好。

阻尼夹芯复合材料加筋板的振动分析与数值模拟

以阻尼夹芯复合材料加筋板为研究对象,依据一阶剪切变形理论(FSDT)和Hamilton原理,推导板和加强筋的应变能、动能表达式,采用变分原理建立控制微分方程,根据相关边界条件和傅里叶级数求解方程。建立了ANSYS阻尼夹芯复合材料加筋板的有限元模型,该模型考虑到阻尼夹芯复合材料加筋板中阻尼材料与纤维预浸料间的结合方式,用模态应变能有限元数值模拟方法研究了结构的动力学性能,并通过对数值模拟结果与理论解的比较,验证了模型的合理性和有效性。探讨了不同的筋条尺寸、不同的筋条数量、不同的筋条分布方式对阻尼夹芯复合材料加筋板动力学性能的影响,得出了阻尼夹芯复合材料加筋板的一阶模态频率和损耗因子随不同参数的变化曲线,其结论为阻尼夹芯复合材料加筋板的优化设计提供参考。

纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体高应变率压缩吸能机理

为研究纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体吸能元件在高应变率冲击压缩载荷作用下的变形损伤模式和能量吸收机理,采用ABAQUS商用有限元软件和分离式Hopkinson压杆装置开展数值模拟分析和试验验证研究。对比分析宏观力学响应规律和微观损伤破坏机理,可知吸能结构元件在高应变率压缩载荷下的力学响应具有典型的弹塑性特征,内部芯材主要产生压缩塑性损伤,而表层复合材料沿环向产生拉伸断裂破坏。研究表明,该吸能元件冲击压缩吸能特性优异,可满足水下结构平台的冲击防护和浮力储备要求。

轻质弱辐射的阻尼夹芯复合材料圆柱壳的优化设计

基于三维弹性理论,对阻尼夹芯复合材料圆柱壳在简谐点力作用下的振动声辐射进行优化研究。建立了以总质量、基频和模态阻尼为优化目标的多目标函数优化模型,对纤维层和芯层厚度分布和铺层方式进行优化设计;经与其他文献及"有限元+边界元"法得到的结果对比,验证了三维弹性理论的计算结果的有效性;分析了三明治夹芯圆柱壳的振动和声辐射的影响因素,发现芯层中面线位置高于整壳中面线时有利于提高基频,降低声辐射功率;且随着铺层角的增加,固有频率呈抛物线型变化趋势,模态阻尼比则逐渐减小。经优化设计,声功率一阶共振频率向高频方向偏移20 Hz,最大声功率降低11.66 dB,200 Hz以下的低频段,声功率峰值密度明显降低。

柱胞夹芯复合材料设计加工及吸能性能研究现状

柱胞夹芯复合材料因其在吸能减振方面的优异性能以及比强度、比刚度高,被认为是新型吸能材料。为全面了解其在抗冲击吸能方面的优势,本文介绍了柱胞夹芯复合材料的基本概念;阐述了柱胞夹芯复合材料的吸能机理、吸能评估方法以及国内外设计的不同几何构型柱胞单元;分析了填充多孔材料对柱胞单元吸能性能的增强机理;概述了柱胞夹芯复合材料的不同加工工艺,比较各种加工工艺的优缺点及改进方法。文章最后对柱胞夹芯复合材料的发展前景进行了展望。

蜂窝夹芯吸波材料电磁特性研究进展

由于蜂窝夹芯结构吸波材料具有重量轻、强度和刚度大、吸波性能好等多个优点,在军事应用上受到广泛的关注。国外在此方面研究较成熟,但出于保密,能查到的相关文献很少。而国内对蜂窝夹芯结构多是从力学角度去研究,从电磁学角度研究相对较少。从不同研究方法的角度介绍了目前国内外蜂窝夹芯吸波材料电磁特性方面的研究进展。

吸波复合材料预浸料制备工艺研究

对吸波复合材料预浸料制备工艺特性及存在的问题进行了分析,借鉴以玻璃布生产蜂窝夹芯材料时所使用的机械化涂胶工艺,提出了由双槽辊式涂胶法与喷涂浸胶法组合而成的机械化预浸料制备工艺。工艺特性分析表明:喷射涂胶法能够有效地解决吸收剂材料在预浸料中均匀分布、含量可控的技术难题,达到材料产品吸波性能稳定、可靠的质量要求;双槽辊式涂胶法使得纤维布的浸胶效果良好,辊压复合而成的夹芯结构预浸料片铺层工序简化,质量可靠性高。

共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料的动力学性能

为增强阻尼复合材料的层间结合性能,提出了共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料结构(Cocuring Damping Film Sandwich Suture Composite Structure,简称"CDFSSCS")。通过ANSYS软件创建该结构板的有限元分析模型,并运用修改的模态应变能法研究CDFSSCS方形板的动力学性能。用涂刷法制备CDFSSCS方形板,将制作完成的CDFSSCS方形板进行模态实验测试,验证了模拟方法的有效性。通过验证ANSYS模型获得CDFSSCS方形板的一阶模态频率和一阶损耗因子随不同参数(针距、行距、阻尼层分布)下的变化规律。结果表明,调整阻尼夹芯层的位置分布和缝线参数可以改变结构的一阶模态频率和一阶损耗因子,对共固化阻尼薄膜夹芯缝合复合材料的理论设计和工程实际应用具有指导意义。

复合材料夹芯壳的振动分析

提出一种改进的一阶剪切变形理论，用于分析复合材料夹芯壳的动力问题，通过有限元分析，得到了夹芯壳振动的动力方程，给出了处理阻尼矩阵的方法，数值分析与实验结果的对比表明计算具有较好的精度，本文的最后给出了减振效果受夹芯剪切模量Ｇ、阻尼损耗因子β和夹芯厚度ｈｃ等因素的影响曲线，可作为优化设计的参考。

基于均匀化的缝合夹芯复合材料建模方法研究

针对缝合式夹芯复合材料结构动力学建模问题开展研究,通过对复合材料代表性单元中上下面板、芯层分别施加周期性位移边界条件,根据应力平均获得相应的等效弹性参数,将夹芯结构等效为3层均质的正交各向异性层合板模型。将根据所提方法建立的层合板模型频率计算结果与精细化模型、单层板模型计算结果进行对比,验证了基于均匀化方法的缝合式夹芯复合材料动态建模精度。基于该建模方法,进一步研究缝合密度对宏观弹性参数的影响。结果表明,缝合密度对夹芯复合材料面内等效性能影响较小;随着缝合密度的增大,厚度方向等效弹性模量显著提高。