碳纤维增强复合材料黏结型锚固体系弯拉性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载‒应变关系。结果表明,锚固体系的弯拉承载力折减量系数随CFRP筋弯曲半径的增大而减小,CFRP筋直径越大试件承载力折减量系数越大,并且CFRP筋横向约束有利于弯拉极限承载力的提高。此外,CFRP筋荷载‒应变曲线的非线性变化是试件失效前的典型特征。弯曲半径和CFRP筋直径的比值与锚固效率系数为线性关系,比值在2.4‰以下时试件的弯拉锚固效率系数小于80%,试件呈不均匀断裂和剪切的破坏形式。

碳纤维增强复合材料(CFRP)加固修复损伤钢结构

与传统的钢结构修复方法相比 ,CFRP加固修复钢结构具有明显的优越性 ,是一种先进的钢结构修复方法。总结了国内外对纤维增强复合材料 (FRP)粘结修复钢结构的研究状况 ,并对CFRP加固修复钢结构技术的施工工艺进行了介绍。

碳纤维增强复合材料(CFRP)索支桥梁结构综述

碳纤维增强复合材料(CFRP)作为一种新兴的建筑材料,由于具有质量轻、抗拉强度高、抗疲劳性能好、耐久性能佳等优点,受到广大土木工程人士的喜爱。现如今,钢制缆索普遍存在耐腐蚀性和抗疲劳性能差、承载力不足、温度变形大等问题。若将特殊工作环境中的钢制缆索替换为CFRP拉索,不但能解决钢制缆索的结构耐久性问题、提升桥梁的综合性能,而且能使桥梁结构变得更加轻盈和美观。首先介绍了纤维增强复合材料(FRP)的特性、分类及其主要生产工艺,然后介绍了CFRP索支桥梁结构的分类、重点研究成果及其工程应用,最后对CFRP索支桥梁结构的发展前景进行了展望。

冲蚀角对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)蒙皮涂层去除及重涂附着力的影响

为解决飞机CFRP蒙皮涂层高效去除问题,改善重涂涂层附着力,采用塑性磨料射流加工方法对CFRP蒙皮损伤涂层去除,通过分析单颗磨料的速度和冲击力,研究不同冲蚀角度下磨料对涂层的冲蚀行为,探究塑性磨料射流冲蚀角对表面形貌、去除机制、材料去除率、接触角与表面自由能及重涂涂层的附着力方面的影响。结果表明:塑性磨料对涂层的冲蚀机理为塑性变形去除,在30°~70°冲蚀角下,磨料对涂层的冲蚀模式为滑擦、耕犁和切削。随着冲蚀角的增加,颗粒的切向分力减小,法向分力增加,法向冲蚀的冲蚀模式为剪切和挤压变形去除材料去除率递减。在所选冲蚀角范围内,当冲蚀角为30°时,聚氨酯涂层的材料去除率最大。随着冲蚀角的改变,表面粗糙度、润湿性和表面自由能发生变化,当冲蚀角为70°时,重涂后的涂层附着力较好,较初始涂层附着力提高28%左右。研究成果可为飞机CFRP蒙皮涂层的高效去除及附着力的改善提供参考。

碳纤维增强复合材料铣削加工技术研究进展

目前,国内关于碳纤维增强复合材料铣削加工技术的研究还处于起步阶段。为改进CFRP切削加工工艺,必须从CFRP材料切削去除机理,切削刀具材料选用、刀具几何结构设计和涂层处理,加工表面缺陷形式等方面开展系统、深入的研究。本文主要从以上几个方面针对近年来国内外对于碳纤维增强复合材料铣削加工中的研究进展进行综述。

海洋环境下碳纤维增强复合材料片材的耐久性

模拟研究了海洋环境(盐水浸渍、盐溶液干湿循环、冻融循环单独或耦合作用)下碳纤维增强复合材料(CFRP)片材的耐久性.结果表明:在海洋环境中快速老化后,CFRP片材的应力-应变关系仍呈典型的线性关系;CFRP片材抗拉强度下降幅度最大,延伸率次之,弹性模量最小;多因素耦合作用对CFRP片材抗拉强度和弹性模量的影响远远大于单一因素作用.

基于NSGA-Ⅲ算法的碳纤维复合材料螺旋铣孔切削参数多目标优化

碳纤维增强复合材料(CFRP)力学性能呈各向异性,层间强度低,为改善CFRP钻孔时中出现的缺陷,螺旋铣孔技术逐渐得到应用。为找到合适的切削参数使得CFRP各项加工性能均达到最优,对CFRP螺旋铣孔切削参数多目标优化方法进行研究。通过螺旋铣试验,测得不同切削参数下的切削力和孔径偏差;使用非线性拟合方法分别建立以径向切削力、轴向切削力、孔径偏差、切削效率为优化目标的多目标优化模型;采用第三代非支配遗传算法(NSGA-Ⅲ)进行多目标优化,获得帕累托最优解;基于主成分分析构建最优切削参数决策算法,完成切削参数解集优劣性能排序,获得满足不同加工性能的最优参数组合。结果显示:NSGA-Ⅲ算法与主成分分析方法的结合可使多目标优化取得良好的效果。

基于球头铣刀的碳纤维增强复合材料螺旋铣孔切削特性分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有跨尺度、多相等结构特点,呈现显著的各向异性和不均匀性,加工性能差,容易出现明显的毛刺和分层。为了分析CFRP螺旋铣孔特性,采用球头铣刀针对CFRP开展了螺旋铣孔工艺技术的研究,着重对切削力、刀具磨损和制孔质量进行了详细分析。首先基于试验结果分析了径向切削力、轴向切削力以及切削温度随切削参数变化而变化的状况,接着分别从侧刃和球面的角度对刀具磨损进行了研究,最后根据制孔深度分析了制孔直径的变化,同时分析了制孔入口和出口的质量情况,并采用分层因子描述了制孔入口的分层情况。结果显示,球头铣刀在CFRP螺旋铣孔过程中具有较好的切削特性,但制孔质量还有待提高。

高强钢/碳纤维增强复合材料热冲压-连接一体化工艺可行性及试样弯曲性能研究

提出一种高强钢/碳纤维增强复合材料(CFRP)的多材料零件连接成形一体化加工工艺,利用热冲压工艺对高强钢和CFRP预浸料进行连接并成形高强钢/CFRP多材料零件。研究热冲压过程中不同的淬火温度下多材料复合板的制备工艺,并对试样中钢板进行微观观测,最后对复合件进行弯曲试验。微观检测结果表明,该工艺下钢板组织为全马氏体组织。三点弯曲试验结果表明,未铺设CFRP试样、铺设2层CFRP试样和铺设4层CFRP试样的弯曲角度分别为130°、110°和104°。对弯曲试验的力位移曲线进行积分,计算试样的能量吸收量,得到如下结论:未铺设CFRP试样、铺设2层CFRP试样和铺设4层CFRP试样的能量吸收量分别为9410 J、9692 J和10050 J;铺设2层CFRP的试样和铺设4层CFRP的试样相比于未铺设CFRP的试样,能量吸收量分别增加2.9%和6.8%。

碳纤维增强复合材料铣削加工表层损伤演化研究

通过引入工件倾角的定义,采用PCD立铣刀对CFRP层压板材料进行切边试验,并对加工过程中的铣削力进行测量,对加工表层不同缺陷形式进行观察分类。研究了不同表层纤维方向、工件倾角和刀具进给量对CFRP表层的缺陷形式和演化规律。结果表明:CFRP层压板铣削表层缺陷主要可以分为崩边、毛刺、撕裂和分层缺陷,其中表层撕裂缺陷是最主要的缺陷形式;刀具进给量是影响表层缺陷,尤其是撕裂缺陷形成和发展的最主要的因素;垂直于铺层平面的切削分力直接影响表层缺陷演变与转化。

碳纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能试验

碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)加固混凝土技术在桥梁工程与建筑工程中有大量应用,而直接影响工程结构加固维修的关键因素是其界面粘结性能,因此开展相关试验研究对保障工程安全具有重大意义。以一种基于专门设计的试验装置进行弯曲剪切试验来研究CFRP-混凝土界面的粘结性能。利用数字图像相关(digital image correlation,DIC)法得到的应变场确定碳纤维布的脱粘长度,同时对碳纤维增强材料的性能进行了理论分析,探讨了试验中的力学响应。结果表明:弯剪破坏的原因是弯矩的增大导致界面粘结强度和极限荷载的降低。通过对比弯剪试验和理论应变分布曲线,证明试验的有效性。粘结区在弯曲作用下产生的正应力有一个固定的有效区域,在该区域以外不会产生正应力。因此,在工程应用中,确定碳纤维布板的剥离长度可以减少维护工作,碳纤维布-钢筋混凝土在受弯曲和拉伸的共同作用下,可以在加载端有效应力区域内进行再加固,增加使用寿命。

13m空心板梁用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固后的可靠度分析

通过考虑影响碳纤维增强复合材料(CFRP)加固板梁截面抗力的多种因素,以上海市庙泾港桥13m跨径的空心板梁为例,用蒙特卡罗模拟得出了CFRP加固截面抗力统计参数模拟结果,结果表明CFRP加固截面抗力服从正态分布。据此,计算得出13m板梁粘贴不同层数CFRP及不同钢筋面积损失情况下的可靠度指标,同时得出采用CFRP加固后,可提高结构的可靠度。

碳纤维增强复合材料铣削加工刀具磨损研究

对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)开展了铣削试验,并对刀具不同磨损形式进行观察,讨论了金刚石涂层刀具磨损机理。结果表明,CFRP铣削加工法向切削力和切削温度随着刀具磨损而逐渐增大,而切向切削力却逐渐减小。随着切削温度的升高,树脂基体的流动性增加,降低了树脂基体对碳纤维的把持力,同时90°和135°铺层方向树脂涂覆现象加剧。金刚石涂层刀具的主要磨损形式为破碎的碳纤维颗粒和树脂基体对刀具持续不断的磨损和冲击作用而形成的磨粒磨损,主要为刃口和刀尖的微崩刃、后刀面涂层磨耗和涂层裂纹扩展导致的涂层剥落。

碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构制孔技术研究进展

碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构已经被广泛地应用于航空航天及相关的工程领域。阐述了近年来国内外碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构制孔技术的研究进展与发展方向,重点剖析了叠层结构钻削机理、制孔缺陷、制孔质量影响要素等方面。为实现碳纤维增强复合材料/轻合金叠层结构优质高效制孔加工,提出叠层结构制孔切削热建模仿真、制孔缺陷预测与制孔过程智能控制等未来研究方向。叠层结构制孔研究的现状分析与展望将会对航空装配领域的技术进步起到重要的指导作用。

超声检测识别CFRP复合材料PTFE夹杂与富树脂缺陷

针对碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)缺陷试样制作困难且不同夹杂缺陷难识别的问题,采用仿真与试验相结合的方法,开展聚四氟乙烯(PTFE)夹杂与富树脂缺陷超声检测研究。首先建立考虑CFRP层结构弹性各向异性的多向层合板超声反射法有限元模型,对比模拟与试验得到的A扫描时域信号,证明了模型的有效性。在CFRP层合板内部设置宽度6 mm,厚度0.03~0.40 mm的PTFE夹杂和厚度0.03~0.85 mm的富树脂缺陷,模拟得到超声A扫描信号,分析比较两种缺陷厚度变化对超声信号幅值最大值和波形峭度因子的影响。结果显示,随着缺陷厚度增加,PTFE夹杂及富树脂缺陷信号的幅值最大值和峭度因子均呈现先上升后下降最后趋于稳定的趋势,但富树脂缺陷信号幅值最大值低于PTFE夹杂,其峭度因子随厚度变化滞后于PTFE夹杂。

碳纤维增强复合材料钻削仿真及分层因子预测

文章对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)进行了钻削加工有限元仿真研究,通过正交试验的方法分析了切削用量和刀具几何参数对分层因子的影响作用;建立了关于分层因子的人工神经网络预测模型与多元线性回归预测模型,2种模型预测值的最大相对误差分别为3.1%、7.4%,得出人工神经网络预测模型具有更高的预测精度。研究结果表明:分层因子总体上随主轴转速的增加而降低,随进给量和顶角的增加而增加,对分层因子的影响程度由大到小依次为进给量、转速、顶角;在对CFRP进行钻削加工时,宜适当提高主轴转速、降低进给量和钻头顶角,以减少钻削引起的分层缺陷,进一步改善钻孔质量。该文所采用的方法为CFRP钻削加工中切削力、刀具磨损等问题的分析提供了一定的理论参考。

碳纤维增强复合材料螺旋铣孔的临界轴向力模型

通过分析碳纤维增强复合材料螺旋铣制孔过程的分层机理,提出一种基于经典板壳理论的用于解析复合材料螺旋铣孔出口分层的临界轴向力模型.模型分析表明,螺旋铣孔过程剩余的未切削材料厚度是影响材料出口分层的重要因素;随着未切削材料厚度的减小,材料发生出口分层的概率增加.开展了复合材料螺旋铣孔实验研究,结果显示,模型轴向力临界值最大偏差为13.48%.全因子实验结果显示,轴向力随着主轴转速的增加而降低,随每齿进给量的增加而增加,随每转轴向切深的增加而增加;刀具磨损与轴向力大小呈线性关系,当每齿进给量为0.02 mm/齿、主轴转速为6000 r/min、每转轴向切深为0.1 mm/r时材料所受轴向力最小.

大型碳纤维复合材料风机叶片成型工艺与发展

本文介绍了风电叶片的纤维增强材料、基体、结构芯材、胶粘剂及辅助材料,同时重点总结了树脂转移模塑(RTM)成型工艺、模压成型工艺和最新的Flex成型工艺在碳纤维复合材料(CFRP)风电叶片的应用进展。通过结合国内外风电的研究现状,分析了CFRP在风电领域的应用与发展。

碳纤维复合材料与高强度钢板螺栓连接拉伸性能

以单螺栓单剪连接[0°/90°]4s环氧树脂基碳纤维增强复合材料(CFRP)/高强度钢板(DP980)为研究对象,对接头宽度和端距进行了匹配设计,用试验和仿真手段,分析连接结构在承受拉伸载荷作用时的失效过程和破坏模式.结果表明:接头宽度和端距对接头破坏模式影响很大,接头宽度对接头刚度影响较大,端距对接头刚度影响较小,一定范围内接头宽度和端距对接头强度影响均较大;接头宽度与螺栓孔径的比值≥6、端距与螺栓孔径的比值≥3时,接头强度趋于最大值,并且破坏模式以挤压破坏为主;二次弯曲对CFRP/DP980接头强度影响很大.

碳纤维复合材料(CFRP)在电子工程中的应用

This paper describes the application of carbon fiber reinforced plastics (CFRP) inelectronic engineering, especially used in high precison microwave device and high precisionantenna rcflector, and presents the varied applications of CFRP at home and abroad.In thispaper,the applications of CFRP in space technology, which includes the paraboloid precisioncontrol of high precision antenna’s manufacture, the effect of space environment and thetechnology of manufacture and metallization, is introduced simply.