复合型水性丙烯酸树脂乳液的制备和性能

采用低玻璃化转变温度、高分子量的丙烯酸树脂乳液与高玻璃化转变温度、低分子量的丙烯酸树脂分散体混合的方式,制备了无交联剂水性丙烯酸树脂复合乳液,用于彩印包装纸与塑料薄膜的热复合。以丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸羟乙酯等为原料,采用种子乳液聚合法制备了相对分子质量(1.48~1.84)×10^(5)、玻璃化转变温度(T_(g))﹣20~﹣40℃的丙烯酸酯乳液。以丙烯酸、丙烯酸丁酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、马来酸单酯等为原料,采用本体聚合法制备了相对分子质量(1.34~1.65)×10^(4)、T_(g) 20~45℃、软化点80~105℃的固体树脂,进一步采用自乳化方法将固体树脂制备成树脂水分散体。考察了不同Tg的丙烯酸酯乳液与水分散体以不同比例混配后的乳液混合体的性能。研究结果表明,T_(g)为﹣27.6℃的丙烯酸酯乳液与Tg为28.2℃固体树脂的分散体以质量比8:2混合后,用于PET膜-黑色印刷纸的热复合,剥离强度达到5.6 N/25 mm,持粘性达270 h,可以充分满足覆膜材料的附着力和耐压纹等性能要求。

碳氢树脂高频覆铜板的研究进展

本文综述了高频覆铜板的特点,并对其基体树脂的介电性能进行对比,重点介绍了碳氢树脂(PCH)高频覆铜板的研究进展。通过对目前碳氢树脂高频覆铜板研究的总结,找出现存的问题并对其未来发展趋势进行展望。

基于卷积神经网络的预制叠合板多目标智能化检测方法

在生产过程中,预制构件尺寸不合格问题将导致其在施工现场无法顺利安装,从而影响工期。为推进预制构件智能化生产的进程,以预制叠合板为例,基于卷积神经网络研究生产过程中的智能检测方法,在生产流水线上设计并安装图像采集系统,建立预制叠合板尺寸检测数据集。通过YOLOv5算法实现对混凝土底板、预埋PVC线盒及外伸钢筋的识别,并以固定磁盒作为基准参照物进行尺寸检测误差分析,实现混凝土底板尺寸、预埋PVC线盒坐标的检测,在降低训练数据集参数规模的工况下保持较高的识别精度。结果表明:该方法可以有效检测预制叠合板的底板数量和尺寸、预埋PVC线盒数量和坐标,并实现弯折方向不合格的外伸钢筋检测,并能降低人工成本,提高检测精度,加快检测速度,提高预制叠合板的出厂质量。

电-磁-机耦合视域下考虑气隙影响的变压器铁心振动特性精细化模拟方法

目前,对于铁心振动计算通常采用有限元仿真来实现,但该方法计算时间长且效率低,为解决此问题,该文提出了基于机-电类比的铁心多场耦合特性精细化建模与计算方法。根据铁心步进搭接区域的结构特点,对搭接区域铁心进行磁路建模,建立考虑气隙影响的铁心等效磁路模型。根据机-电类比方法和振动理论,建立可描述变压器铁心振动的集总式和分布式等效振动回路模型,基于搭接区域磁场分布特性建立二端口级联形式的等效振动回路模型,实现了铁心振动特性的快速精准计算。搭建了叠片铁心测试平台并进行实验,通过将测量结果与计算结果对比,发现励磁电流、铁心磁通密度、位移和加速度等具有较好的一致性,验证了所提方法的有效性和准确性。

寒区环境温度对板式橡胶支座连续梁桥地震易损性影响研究

针对现行规范对寒区桥梁减隔震设计中仅考虑橡胶支座力学特性受环境温度作用影响,而忽略桥墩混凝土材料特性受温度影响的不足,以高寒地区一座两联3×30 m混凝土连续梁桥为背景,开展不同环境温度下桥墩混凝土材料抗压性能试验,确定温度对其力学参数的影响,基于试验结果对不同环境温度下的桥墩混凝土力学参数进行修正,从而建立不同环境温度下的全桥精细化非线性有限元模型,并基于增量动力分析(IDA)法探究不同环境温度下该桥的地震易损性。结果表明:极端温度引起桥墩混凝土材料参数和支座刚度的改变,使得该桥自振频率随着温度的升高而降低;地震作用下,极端低温时桥墩墩顶位移较常温增大了26.8%,而极端高温时支座位移增大了19.4%;根据现行规范计算的极端低温时支座和桥梁系统的损伤概率偏小,极端高温时结构和构件的损伤概率偏大,在设计中应予以重视;极端低温下桥墩、支座及桥梁系统的损伤概率,较常温分别增大45.0%、35.2%和27.5%,对于高寒地区该类桥梁设计时需考虑低温对其抗震性能的影响。

高温预处理对杨木正交胶合木剪力墙抗侧力性能的影响

[目的]研究往复荷载作用时国产速生杨木正交胶合木(CLT)剪力墙的抗侧力性能,阐明木材高温预处理和加速老化对剪力墙抗侧力性能的影响,为高温改性技术和国产速生木材在建筑结构中的高效利用提供参考。[方法]以木结构建筑常用的进口欧洲云杉规格材为对照,以相同强度等级的国产速生杨木为研究对象,选用180℃为预处理温度对杨木进行高温改性,制备5面全尺寸正交胶合木剪力墙,开展往复荷载作用时加速老化前后正交胶合木剪力墙的抗侧力性能试验。[结果]与相同层板强度等级的欧洲云杉正交胶合木剪力墙相比,往复荷载作用时未处理杨木正交胶合木剪力墙的极限承载力、弹性抗侧刚度、耗能能力分别降低5.8%、12.9%、8.0%;木材经高温预处理、墙体经加速老化或二者联合处理后,杨木正交胶合木剪力墙的抗侧力性能指标不同程度降低;与未处理杨木正交胶合木墙体相比,加速老化处理后,墙体的极限承载力、弹性抗侧刚度、耗能能力分别降低9.4%、9.7%、11.2%;木材经高温预处理后,经加速老化,墙体的极限承载力、弹性抗侧刚度、耗能能力变化较小,分别降低2.9%、2.4%、5.0%。[结论]往复荷载作用时,国产速生杨木正交胶合木剪力墙的抗侧力性能略低于相同层板强度等级的欧洲云杉正交胶合木剪力墙,水平力作用时二者具有相似破坏模式,均为抗拔连接件节点处钉子被剪断;木材经高温预处理、墙体经加速老化或二者联合处理后,杨木正交胶合木剪力墙的破坏模式均为底部墙角抗拔连接件处木材被拉断或劈裂破坏;木材高温预处理能够有效降低加速老化对剪力墙抗侧力性能的影响,具有相对较好的抗老化能力;建立正交胶合木剪力墙极限承载力计算模型,理论值与试验值误差小于10%。

基于自产热和外传热的锂离子电池热学模型参数辨识方法

锂离子电池热学模型参数(热容和热阻)的准确辨识对电池热电耦合建模及状态参数估计至关重要。然而传统测量方法成本高且测试周期长,如何利用充放电工况结合产热和传热机理研究快速热参数辨识方法具有重要意义。以8A×h软包锂离子电池为研究对象,建立分布式热路模型;设计双向脉冲工况实验,采用自适应粒子群算法(APSO)进行辨识;同时采用其他工况进行验证,实验和仿真温度误差小于0.1℃。另外,将热容和热阻转换为比热容和导热系数,并与其他文献中同类电池的参数进行比对,量级接近。研究结果表明,该方法可以有效解决层叠式软包锂离子电池热学模型参数辨识难的问题,且简便易行、成本低。

含开孔与含裂缝的复合材料层压板拉伸剩余强度评估

为研究含开孔和裂缝的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层压板在拉伸载荷作用下的剩余强度,针对四种典型铺层、两类损伤形式、四种损伤尺寸的约200件试验件进行了试验研究。结果表明:对于具有相同铺层、相同宽度的复合材料层压板,开孔直径与裂缝长度相等时,两类层压板有相同的剩余强度;加载过程中,裂缝根部较早出现裂缝、分层,应力重新分配,降低了裂缝根部的应力集中。基于损伤区纤维断裂判据、经典层压板理论及复变函数理论的强度计算方法能较准确地计算出含开孔的复合材料层压板剩余强度;计算含裂缝复合材料层压板剩余强度时可将裂缝损伤等效为开孔损伤,计算结果与试验结果吻合较好。

P(VDF-CTFE)/DA@BTO层叠式结构复合薄膜的介电与储能特性研究

聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物在高储能密度、高脉冲储能领域具有广泛的应用前景。本文采用钛酸钡(BTO)纳米颗粒掺杂聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(P(VDF-CTFE))溶液,采用流延法制备P(VDF-CTFE)/BTO复合薄膜,探讨了不同BTO掺杂含量对复合薄膜微观结构、介电性能、储能特性的影响;采用多巴胺(DA)改性BTO以提升BTO与聚合物基体的相容性,改善复合薄膜的介电常数和电气强度;同时利用薄膜层间“击穿阻碍效应”制备层叠式结构复合薄膜以提升薄膜的储能特性。结果表明:使用DA改性BTO质量分数为10%的P(VDF-CTFE)/DA@BTO复合薄膜作为中间层、P(VDF-CTFE)作为外层制备的PV-BT-PV层叠式三明治结构复合薄膜,介电常数达到10.44,最大电气强度为362.25kV/mm,在500kV/cm电场强度下的充放电效率达到86.63%。

微细金属Z-pin对复合材料开孔板压缩性能的影响

通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型,获得微细(φ0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律.采用离散实体单元代表Z-pin,选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤,可以有效地模拟结构失效过程中扭结现象的不稳定扩展.结果表明,所有加Z-pin开孔板的压缩强度均低于无Z-pin试样.随着Z-pin植入体积分数的增加,Z-pin与层合板之间的桥联作用增强,加Z-pin开孔层合板压缩强度增加,开孔周围分层损伤区域受到抑制,损伤区域面积最高减小了67%.在相同的体积分数下,Z-pin排布变化对开孔板压缩强度没有显著影响.加Z-pin开孔板有限元模型的模拟结果与试验结果之间的最大相对误差为8.6%.

超高分子量聚乙烯纤维层合板在斜侵彻下的动态响应与失效行为研究

为了研究弹丸斜入射下超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维层合板的抗侵彻响应,分别在0°、10°与20°的入射角下开展了弹道冲击实验,利用高速摄影捕捉动态响应,并在冲击实验后观察破坏形貌.构建了相应的三维有限元计算模型,通过对比实验结果验证了其可靠性,并基于该数值模型,进一步阐明不同入射角下的UHMWPE纤维层合板抗侵彻机理.结果表明:当层合板受到平头弹丸斜侵彻作用时,弹头局部接触所引发的应力集中使得层合板更容易发生强度失效,但由于层合板的等效厚度增加且弹丸偏转所造成的弹体与层合板接触面积增加,使得入射角的影响与弹丸入射速度有关.当入射速度较低时,层合板的抗侵彻性能随着入射角增大而略微减小;而当入射速度远大于弹道极限时,层合板的抗侵彻性能随着入射角增大而增大.

SPA-H钢分层缺陷问题分析及改进措施

针对SPA-H热轧板加工过程中出现的分层缺陷问题,通过宏观观察、金相分析、组织分析后认为,材料中的Al_(2)O_(3)夹杂物及偏析是导致分层缺陷的主要原因。采取了降低转炉终点氧含量、优化钢包顶渣改质工艺、全程保护浇铸、确定拉速为(1.55±0.05) m/min、确定过热度为(25±5)℃等措施后,夹杂缺陷返修率为零,材料中未发现明显偏析。

高速冲击加载下碳纤维复合材料层合结构抗侵彻特性及响应机理

碳纤维复合材料层合结构在高冲击服役环境中常遭受外来物体冲击作用,使之出现一些不可预测的各种损伤形式,甚至会出现不可控的损伤模式。为确保这些结构的安全性和可靠性,对碳纤维复合材料层合结构抗冲击响应及防护机理展开了研究。以碳纤维复合材料层合结构作为研究对象,基于一级轻气炮构建高速冲击加载试验装置,探明了碳纤维复合材料层合结构能量吸收特性与冲击能量之间的联系规律,结合弹道极限方程,确定了其弹道极限,并明确了不同冲击速度作用下的损伤模式。同时引入内聚力单元进行数值模拟仿真研究,探明了碳纤维复合材料层合结构层与层之间内聚力单元的损伤模式,揭示了其在高速冲击加载环境下的损伤机制。研究结果为反向设计适用于高速冲击加载环境复合材料层合结构提供理论依据。

纤维金属层板鸟体高速冲击损伤预测及失效分析

考虑鸟体冲击对航空安全造成的潜在风险,针对航空结构中常用的纤维金属层板,基于连续损伤力学建立了非线性有限元模型,对其在鸟体高速冲击下的力学行为进行了研究。引入Mie-Grüneisen状态方程描述鸟体高速冲击下的类流体力学行为并采用光滑粒子流体动力学法(SPH)对鸟体进行建模。采用单向纤维增强复合材料本构模型编写VUMAT子程序对复合材料层内损伤进行预测。对于铝合金损伤和界面分层分别引入Johnson-Cook金属本构模型和双线性内聚力模型进行模拟。基于ABAQUS/Explicit显示求解模块,对纤维金属层板在不同鸟体质量和冲击速度工况下的动态响应进行模拟,分析了层板的损伤特性及材料的失效机理,为鸟体冲击纤维金属层板数值分析问题提供参考。

残余应力对GH3230层板焊缝热疲劳寿命影响规律研究

为了探究残余应力对层板冷却结构焊缝服役寿命的影响规律,首先对GH3230层板在常规条件下的激光焊接过程进行有限元模拟与实验验证,然后在此基础上对预拉伸、温差拉伸等焊接残余应力调控方法开展模拟。基于焊后残余应力模拟结果研究了层板服役过程的温度及等效应力变化规律,并将多个模型之间不同残余应力下服役状态进行对比分析,最后利用Morrow修正的Coffin-Manson方程对焊缝后续服役寿命进行评估。研究结果表明,焊接残余应力的存在大幅降低了层板结构焊缝区域热疲劳寿命,通过残余应力调控技术可有效改善焊缝区域服役过程中的应力幅或平均应力,使其分别下降70%与25%,焊接残余应力调控对提高层板结构热疲劳寿命具有重要意义。

建筑夹层玻璃风致飞射物冲击破坏易损性研究

为分析建筑夹层玻璃遭受风致飞射物冲击时的破坏特征和机理,定量评价其易损性,采用有限元方法开展冲击破坏数值模拟研究。基于LS-DYNA软件建立飞射物冲击夹层玻璃的有限元模型,通过有限元数值模拟与试验对比验证有限元数值模拟方法的可靠性;分析球状飞射物冲击夹层玻璃时的裂纹开展和应力传播特征;改变球状飞射物的冲击位置、半径大小、材质和夹层玻璃面板长宽比,研究飞射物对夹层玻璃冲击效应的影响;采用双参数Weibull分布建立夹层玻璃冲击失效概率计算,量化其易损性。结果表明:与夹层玻璃中部和边部相比,角部抗冲击性能差;相同冲击速度下,夹层玻璃冲击失效概率随着飞射物半径的增加而增大;与石球和木球相比,钢球对夹层玻璃破坏临界速度低;当面板面积恒定时,随着长宽比的增加,其冲击失效概率先减小后增大。

平纹机织可展收层合壳弹道冲击特性研究

可展收层合壳具有可变形、轻质、成形工艺简单、力学性能均匀等特点,在智能可变形结构上有潜在的应用价值。为了研究可展收层合壳的弹道冲击特性,使用一级轻气炮对三种不同材料制备的可展收层合壳进行弹道冲击试验,获得了不同速度下的冲击试验结果,分析了不同材料下可展收层合壳破坏形式的差异,并计算了相应铺层下可展收层合壳的弹道冲击试验中的总吸收能大小。对可展收层合壳侵彻试验进行了仿真模拟,并与试验结果相对比,验证了该仿真模型的准确性。使用验证后的仿真模型,分析了侵彻过程中弹丸的速度和加速度变化以及层合壳的破坏过程,计算了不同铺层层合壳的弹道极限速度。

改性纳米氮化硼对纤维金属层板的性能影响

纤维金属层板是一种由金属薄板与纤维层依次交替铺叠而成,在一定的温度与压力下粘结固化形成的一种混合复合材料。因为其中有金属与纤维两种材料,因此它既有金属的富延展性、韧性强与导热性好等优点,又具有复合材料纤维的抗疲劳、耐高强度与低密度等特点。文章以提升环氧复合材料基体的拉伸与断裂韧性性能和改善FMLs的性能,尤其是冲击与弯曲性能为主要目的,采用向FMLs环氧树脂基体中添加纳米氮化硼(h-BN)的方法,来提升纤维金属层板的力学性能。先对氮化硼材料进行一系列的球磨改性处理,分成不同含量的组分依次加入环氧树脂基体中,确定用量最好的四组,再将这四组环氧树脂复合材料基体用湿法铺层的方法铺在铝薄板与碳纤维布之间,使用硫化机固化的方式制备FMLs试件,利用水切割技术切割成标准试样,并进行冲击与弯曲测试。实验结果表明,向FMLs的环氧树脂基体中添加一定量的纳米氮化硼对FMLs的性能有着积极的影响。

建筑建材领域“以竹代塑”工程材料研究现状与发展趋势

随着全球对可持续发展的关注,建筑行业面临着传统建材带来的环境问题。塑料作为一种广泛使用的建筑材料,虽然具备良好的物理特性,但其不可降解性对环境造成了重大影响。竹材作为一种快速再生资源,具有优良的力学性能和环境友好特性,以竹材为基础的“以竹代塑”工程材料逐渐成为研究和应用的热点,展现出良好的环保性能与经济价值。聚焦于“以竹代塑”工程材料作为传统塑料替代品的优势和潜力,综述了当前建筑建材领域“以竹代塑”工程材料的研究现状,包括材料分类、制备工艺、改性技术和实际应用,系统分析了“以竹代塑”工程材料在建筑建材领域的应用必要性,探讨了“以竹代塑”工程材料的制备工艺与改进方向,并通过国内外研究现状分析,提出“以竹代塑”工程材料目前存在的主要问题及发展建议。研究表明,“以竹代塑”工程材料在强度、耐久性等方面展现出良好性能,不仅能够有效替代传统塑料建材,还可以降低建筑行业的碳排放,推动绿色建筑发展,目前已成功应用于生态建筑等领域。然而,现阶段相关标准和规范尚不完善,市场推广不足。对“以竹代塑”工程材料在建筑建材领域的应用研究现状进行系统综述,旨在为竹材在工程结构行业的推广应用提供理论支持。未来,随着技术创新、市场需求的增加以及政策支持的强化,“以竹代塑”工程材料有望在建筑建材领域中获得更广泛的应用。

湿热环境下复合材料含孔层合板静力拉伸性能及工程估算模型

湿热环境下的复合材料结构件力学性能预测对其工程应用具有重要意义。文中针对复合材料层合板静力拉伸性能和强度预测问题,开展6种湿热环境下复合材料含孔层合板的静力拉伸试验,分析其结构失效响应及损伤表征。基于应力场强法建立湿热环境下复合材料含孔层合板工程估算模型,与有限元渐进损伤模型和试验结果进行对比,分析了湿热环境对含孔层合板力学性能和拉伸失效的影响。结果表明,工程估算模型预测结果与有限元及试验结果误差范围较小,可用于预测温度和吸湿率对含孔层合板拉伸失效强度的影响;相比于室温干态,75℃吸湿饱和态下试件拉伸失效强度下降了6.1%;25℃干态和75℃吸湿饱和态下含孔层合板0°铺层出现最为严重的纤维拉伸失效,90°铺层出现最为严重的基体拉伸失效,纤维拉伸失效和基体拉伸失效为层合板主要破坏模式;通过扫描电镜对75℃吸湿饱和态下层合板厚度方向微观形貌进行分析,发现试件0°方向纤维与树脂的脱粘程度加重且出现明显的裂痕,90°方向纤维分布较为齐整,但黏附的树脂较少。