碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

超长聚合物基复合材料油管力学性能的有限元计算

随着新疆塔里木油田钻井深度的不断攀升,其地壳内部岩浆的化学成分更加复杂,采油油管的长度要求也不断提高,因此对油管的耐腐蚀性能和力学性能提出了越来越高的要求。传统的金属油管由于强度不足,耐腐蚀性能差而无法满足深井采油的需求。非金属聚合物基复合材料油管因具有可调节的力学性能及高的耐磨抗蚀性能而逐渐获得青睐。另外,井深的提高迫切需要超长的聚合物基复合材料油管,然而其力学性能却很难从实验上进行测量。因此采用有限元模拟计算开展油管力学性能的优化计算与预测具有十分重要意义。本文针对10,000米超长非金属聚合物基复合材料油管,采用一维线性单元技术Pipe288,开展油管力学性能的优化与计算,实现了10,000米超长非金属聚合物基复合材料油管力学性能的计算。本文首先根据多尺度协同增强复合材料油管的结构特点,建立了一维线性单元的力学模型,利用ANSYS软件,基于Pipe288单元,建立了10,000米超长非金属聚合物基复合材料油管的有限元模型,分析了油管在不同的工况下的应力、应变和变形的分布规律,探讨了油管的力学性能和可靠性的影响因素,验证了本文的模型和方法的准确性和有效性。