复合材料尾门结构的拓扑-参数一体化轻量化设计

以某新能源车型的尾门为研究对象,结合注塑长玻纤增强复合材料,提出了一种结构拓扑参数一体化轻量化设计方法,并为尾门性能仿真和优化设计分别建立了联合仿真和常规仿真模型,提高了仿真精度和优化效率。首先,基于常规仿真模型通过三步式结构概念设计优化并重新设计了复合材料尾门结构。然后,建立了用于后续多目标优化的联合仿真模型,并通过样件试制和性能试验进行了验证。最后,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对尾门的筋条厚度、关键位置厚度、截面尺寸进行了详细优化。优化后的复合材料尾门质量比原钢制尾门减小了27.2%,同时尾门扭转刚度、横向刚度、弯曲刚度及自由模态满足应用要求。

长玻纤/高密度聚乙烯复合材料的制备

以N406作为偶联剂,向双螺杆挤出机中连续加入玻璃纤维(玻纤GF),再经剪切、混合工艺,共混制备了长玻纤增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。采用万能拉伸测试仪、冲击强度测试仪和熔体流动速率(MFR)测试仪,测试了复合材料的力学性能和流动性能;采用差式扫描量热仪(DSC)表征了复合材料的结晶温度、熔融温度;用热失重分析仪(TG)测量了复合材料的玻纤含量。研究结果表明,N406的用量对HDPE的拉伸强度的影响不大,但对冲击强度和MFR的影响较明显。偶联剂用量为8%时,相较未用偶联剂的长玻纤,增强HDPE复合材料的冲击强度提高了64.34%,MFR降低了40.07%。随着玻纤含量增加,拉伸强度、冲击强度升高,MFR降低;HDPE的结晶温度降低,熔融温度增加。玻纤含量为31.26%的复合材料,拉伸强度达到62.88MPa,较纯HDPE提高了180.97%。

玻纤质量分数对长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助注塑管件的影响

分别以玻纤质量分数10%,20%,30%和40%的长玻纤增强聚丙烯(LGFRPP)材料制取一系列水驱动弹头辅助注塑(W-PAIM)管件。探究了玻纤质量分数对玻纤断裂长度、纤维取向、壁厚以及耐压性的影响。结果表明,随着玻纤质量分数的增加,玻纤断裂长度在较长区间内占比降低;不同玻纤质量分数的W-PAIM制件在壁厚层的取向不同,水道层的玻纤沿流动方向取向较模壁层和中间层更好,当玻纤质量分数为10%与40%时,水道层玻纤取向度最好,玻纤质量分数为20%时,中间层取向最差,玻纤质量分数为30%时,模壁层的玻纤取向较好;随着玻纤质量分数的增加,WPAIM管件壁厚呈先增加后减小再增加的趋势;随着玻纤质量分数的增加,管件的耐压性先增加后减小最后又增加,当玻纤质量分数为20%时,耐压性最好。

长纤维增强丙烯腈-苯乙烯复合材料注塑成型与工艺优化

以含量为30%的玻璃纤维(GF)增强聚丙烯腈-苯乙烯(AS)复合材料(GFAS)注塑成型为研究对象,选取塑化温度、注射速度、保压压力及模具温度为因子,以拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度作为评价指标设计了正交实验。极差分析与方差分析的结果表明,注射速度对拉伸强度的影响最显著,保压压力显著影响材料的弯曲强度和缺口冲击强度。根据正交实验的分析结果进行了保压压力和注射速度的单因素实验,得到最佳的工艺参数组合为塑化温度为250℃、注射速度为50%、保压压力为75MPa与模具温度为65℃,此时,标准样条的拉伸强度为143.4MPa,弯曲强度为199.9MPa,缺口冲击强度为19.2kJ/m^(2),通过优化注塑工艺参数提高了复合材料(GFAS)的综合力学性能。

Wf/Zr基复合材料长杆弹在不同速度下的头形转变规律

目的预测金属玻璃复合材料长杆弹在不同撞击速度下的侵彻/穿甲性能,为优化弹体撞击速度和弹体头部形状等提供理论指导。方法结合相关侵彻试验,基于细观有限元建模及修正的热力耦合本构模型,开展了钨纤维增强金属玻璃复合材料长杆弹在不同速度下侵彻钢靶的有限元模拟,分析了不同速度下复合材料弹体破坏模式的差异,讨论了撞击速度对复合材料弹体头部形状变化影响规律及其内在机理。结果低速撞击条件下,复合材料长杆弹体头部的钨纤维发生剧烈的屈曲弯折变形,弯折钨纤维堆积在头部,形成较厚的“边缘层”,且存在1~2条剪切带,弹体头部表现为“细长尖卵”形状;随着撞击速度逐渐增加,弹体头部钨纤维的弯折变形程度逐渐有所降低,“边缘层”厚度也有所减小,且外侧钨纤维开始发生屈曲回流,头形逐渐转变为“短粗尖卵”形状,且尖锐程度随撞击速度增加而降低;在高速撞击条件下,弹体头部“边缘层”显著变薄,同时最外侧钨纤维发生屈曲回流,弹体头部表现为“扁平”形状。结论撞击速度对复合材料弹体的头部变形及破坏特征具有重要影响。随着速度增加,复合材料弹体头部形状逐渐从“细长尖卵”转变到“短粗尖卵”,最后变为“扁平”。

长玻璃纤维增强尼龙6的力学性能研究

采用一种新的熔融浸渍工艺制备了长玻纤增强尼龙6复合材料,研究了玻纤含量、玻纤长度分布对复合材料力学性能的影响。结果表明,在玻纤质量分数为50%时复合材料的拉伸强度为234MPa,弯曲强度为349MPa,弯曲弹性模量为11.4GPa,缺口冲击强度为313J/m,综合力学性能明显优于短玻纤增强尼龙6复合材料。

长纤维增强热塑性复合材料在汽车零配件上的应用进展

介绍了20世纪80年代初期长纤维增强热塑性复合材料(LFT)理论设计概念的提出以及20世纪90年代后LFT的快速发展,同时对其应用范围、性能优点、制备和生产方法以及在汽车多种零配件的应用进展状况以及目前我国国内的发展现状进行了详细介绍。LFT主要应用与开发方向为对力学性能、尺寸稳定性要求较高的汽车制造工业中采用的半结构、结构零配件,国内LFT复合材料仅限于LFT粒料的初步研发与使用,暂无国家标准,更没有成熟的产品与制件设计与应用经验,市场基本上被国外产品垄断,因而LFT是我国目前极具发展潜力的复合材料品种之一。

阻燃长玻纤增强尼龙-6的研究进展

综述了阻燃长玻纤增强尼龙-6材料燃烧过程中的"烛芯效应"以及燃烧特性,重点总结了适用于该种材料的各种阻燃体系,包括阻燃剂类型、改性研究成果。根据近年来国内外阻燃长玻纤增强尼龙-6的现状,介绍了综合发展趋势。

长玻璃纤维增强聚丙烯

采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻璃纤维装置,制备了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料。研究了玻纤含量(10%(质量分数,下同)、20%、30%、和40%)、预浸料粒料长度(3mm和18mm)及相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)含量(2%、4%、6%、和8%)对长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料力学性能的影响。结果表明,长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)的力学性能明显优于短玻璃纤维增强聚丙烯,当玻纤含量在30%时,拉伸强度达到50MP左右,冲击强度达到6kJ/m2左右,相容剂PP-g-MAH的加入增强了界面粘接强度,大幅度地提高了长玻纤增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料的力学性能,当相容剂PP-g-MAH含量达到3%左右,其综合力学性能达到最佳值,拉伸强度达到100MP左右,冲击强度达到10kJ/m2左右。

长玻纤增强复合材料老化研究进展及防老化研究

综述了以热塑性材料为基体树脂的长玻纤增强复合材料结构分析,阐述了长玻纤增强热塑性复合材料在湿热、热氧、光氧条件下有可能的老化机理。最后提出了几点长玻纤增强热塑性复合材料防老化的建议措施。

相容剂对长玻纤增强尼龙66树脂力学性能和流变行为的影响

采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻纤装置,制备了长玻纤增强尼龙66（LGF-PA66）复合材料。研究了相容剂乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐（POE-g-MAH）、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）对LGF-PA66力学性能和流学行为的影响。结果发现：当相容剂质量分数为2.5%时,复合材料的拉伸强度最大,缺口冲击强度在相容剂质量分数为0%~10.0%范围内近似线性的增加,不同相容剂对力学性能的影响相似。运用了拉伸强度模型和缺口冲击强度模型对实验结果进行了解释。相容剂用量的增加导致了平衡扭矩线性的提高,但对实际加工并没有带来太大的影响。

长玻纤增强注塑聚醚醚酮复合材料加工工艺与力学性能的研究

以含30%的长玻璃纤维增强聚醚醚酮为原材料,采用注塑成型的方法研究了聚醚醚酮复合材料的加工工艺参数包括冷却速率、成型压力、成型温度及模具温度与力学性能的关系,并对模具温度为180℃时PEEK复合材料的微观形貌进行分析,研究结果表明:采用中速冷却速率,成型压力为120MPa,成型温度为后段375℃、中段425℃、前段425℃,模具温度保持为180℃时,复合材料的抗拉强度达81MPa、剪切强度为62.7MPa,制品表面光滑,其综合力学性能最佳。

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能

采用自主开发的在线混合生产设备,以玻璃纤维(GF)和聚丙烯(PP)为原料,制备了长玻璃纤维增强聚丙烯(LFT-PP)复合材料。研究了GF长度、分散度以及界面改性剂对LFT-PP力学性能的影响。结果表明,GF长度的增加,有利于提高LFT-PP的弯曲强度和冲击强度,对弯曲模量的影响很小。添加适量的界面改性剂有利于提高复合材料的弯曲性能,但是降低了其冲击强度。

长玻璃纤维/聚丙烯复合材料粒料注塑制品的拉伸强度

利用自行研制的玻璃纤维 (GF)增强聚丙烯 (PP)预浸装置 ,制备了长玻纤增强聚丙烯 (L GFRP)粒料 ,并通过普通注塑机注塑成型。研究了界面改性、粒料长度、浸渍程度及退火处理等对注塑试样拉伸强度的影响。试验发现 ,用接枝马来酸酐 PP作为界面相容剂 ,试样的拉伸强度明显提高。当接枝马来酸酐量占 PP量的 0 .3 %左右时 ,试样强度达到最大值。长纤维粒料内纤维浸渍度越高 ,注塑试样的强度越好。 15 m m和 5 mm长纤维粒料注塑成型试样的拉伸强度均高于 10 m m粒料注塑成型的试样。

玻纤形态对长玻纤增强聚丙烯性能的影响

通过预混粉体浸渍工艺成型方法,制备了玻纤(GF)长度为6,12,24 mm的GF增强聚丙烯复合材料,研究了GF长度和含量对复合材料力学性能、热性能、结晶性能和动态力学性能等的影响,并利用扫描电子显微镜观察其冲击断面形态。结果表明,随着GF含量和长度的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度提高,在GF长度为6,12,24 mm时,复合材料的拉伸强度在GF质量分数为40%时比10%时分别提高160%,200%,200%;随着GF含量和长度的增加,复合材料的热变形温度和结晶性亦有明显的提高;冲击断面形态显示GF的加入起到阻碍裂纹扩展的作用。

阻燃型LGF/PA6复合材料的制备及阻燃机理研究

利用溴化环氧树脂(BER)协同三氧化二锑(Sb2O3)制备新型卤素阻燃长玻纤增强尼龙6复合材料(FR/LGF/PA6)。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)、红外光谱分析(FTIR)等方法研究了BER协同Sb2O3对长玻纤增强尼龙6复合材料阻燃性能影响。结果表明:在BER与Sb2O3的协效阻燃体系质量分数为12%时,可使FR/LGF/PA6复合材料的阻燃等级达到FV-0级,LOI为23.9%,且力学性能表现为最佳。锥形量热与热失重分析均表明:BER协同Sb2O3能提高FR/LGF/PA6复合材料的热稳定性,缓解PA6分解速率,从而起到良好的阻燃作用,成功地解决了玻纤增强材料燃烧时的"烛芯效应"问题。红外光谱和锥形量热分析表明:LGF/PA6与FR/LGF/PA6复合材料热处理后的炭层结构不完全相同,说明了BER协同Sb2O3不仅在气相发挥阻燃作用,在固相也同样发挥阻燃作用。

溴化聚苯乙烯阻燃长玻璃纤维/PA6复合材料性能的研究

利用溴化聚苯乙烯(BPS)协同三氧化二锑(Sb2O3)制备新型卤素阻燃长玻璃纤维(LGF)增强尼龙6复合材料(BPS/LGF/PA6),通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)、热重分析法(TGA)、锥形量热(cone)等方法研究了BPS协同Sb2O3对LGF/PA6复合材料阻燃性能影响。结果表明,在BPS与Sb2O3的协效阻燃体系的质量分数为16%时,可使BPS/LGF/PA6复合材料的阻燃等级达到FV-0级,LOI为25.2%。而且,BPS协同Sb2O3能提高BPS/LGF/PA6复合材料的热稳定性,缓解PA6分解速率,从而起到良好的阻燃作用,成功地解决了玻纤增强材料燃烧时的"烛芯效应"问题。

长玻璃纤维增强尼龙66力学性能的研究

采用自行研制的熔体浸渍包覆长玻纤装置,制备了长玻纤增强尼龙66(LFT-PA66)复合材料。研究了玻纤用量、预浸料粒料长度和相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-G-MAH)对长纤维增强尼龙66的拉伸强度和冲击强度的影响。结果表明:长玻纤增强尼龙66的力学性能明显优于短玻纤增强尼龙66(SFT-PA66),相容剂PP-G-MAH的加入增强了界面黏结强度,提高了长玻纤增强尼龙66复合材料的拉伸强度和冲击强度。

IFR/OMMT协同阻燃长玻纤增强聚丙烯的阻燃性能和热稳定性能研究

以膨胀阻燃剂(IFR)和有机蒙脱土(OMMT)协效阻燃剂对长玻纤增强聚丙烯复合材料(LGFPP)进行阻燃改性,研究OMMT与IFR阻燃剂的协同效应对LGFPP阻燃性能和热稳定性能的影响。采用氧指数(LOI)和热失重分析(TGA)表征LGFPP的阻燃性能和热稳定性能,并通过扫描电镜(SEM)观察燃烧后的炭层形貌。结果表明,OMMT的加入提高了LGFPP/IFR体系的阻燃性能和热稳定性能;当OMMT添加量为2%时,体系的氧指数达到24.2%,燃烧后的残炭物形成致密的硅酸盐保护层。

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能研究

采用熔体浸渍技术制备了长玻璃纤维母料(LGF/PP-g-MAH/PP)增强聚丙烯(PP)复合材料(LGF/PP)。通过双螺杆挤出机制备了同等配比的短玻纤增强聚丙烯(SGF/PP)复合材料。研究了LGF含量、环氧树脂(EP)和固化剂(2E4MZ)对LGF/PP复合材料的力学性能影响。结果表明:当LGF质量分数为35%～40%时,LGF/PP的综合力学性能最好,且明显优于同样组成的SGF/PP复合材料。EP和含固化剂(2E4MZ)的EP对LGF/PP复合材料的力学性能提高有一定的作用。SEM照片分析表明:EP的加入能改善玻纤与聚丙烯基体的界面粘接。