PRD—149:一种应用于低变形增强和低回潮率的新型超高模量芳纶纤维

本文讨论了PRD—149这种新型超高模量Kevlar(芳纶)纤维的形貌及物理性能。该纤维结晶度高,具有独特的超晶态结构。其细纱的抗张强度为2.3～2.6GPa,抗张模量为162～175GPa,而市场供应的Kevlar—49纤维的抗张强度约为2.8GPa,抗张模量约为121GPa(与纤维型号和旦数有关)。PRD—149的高结晶度减小了纤维的蠕变和回潮率。纤维性能在复合材料中转化较好。其环氧浸渍原丝模量与高强碳纤维相近。预料它能在许多领域,从光导纤维电缆增强材料到芳纶/碳纤维混杂复合材料中得以应用。     

Nomex蜂窝芯体面外宏观剪切模量预测与验证

Nomex蜂窝芯体材料的结构复杂性与正交各向异性力学性能给设计和分析带来诸多不便。基于简化的Kelsey模型表征单元,建立了考虑Nomex纸厚度与表面酚醛树脂厚度的有限元分析模型,用于获取Nomex正六边形蜂窝的面外宏观剪切模量。通过对Nomex纸进行拉伸试验,获得了Nomex纸纵向和横向的杨氏模量值。参照ASTM C273标准,开展了Nomex蜂窝芯体材料剪切性能的试验研究,并将分析结果与试验结果进行对比,验证了分析模型的有效性,所发展的有限元模型可用于预测Nomex蜂窝的宏观面外剪切模量,也可用于Nomex蜂窝材料设计分析。     

C/SiC纤维增强陶瓷材料型面数控加工工艺研究

针对C/SiC纤维增强陶瓷材料的难加工特性以及在产品中运用的结构特点,通过大量的工艺试验,设计了合理可行的C/SiC纤维增强陶瓷材料型面数控加工工艺,并从工艺系统控制、刀具选择、切削参数计算和走刀路径优化等论述了C/SiC纤维增强陶瓷材料的型面加工工艺。     

凯夫拉芳纶纤维的切割与机加

凯夫拉芳纶纤维由于其独特的物理性能而成为一种难于切割的材料。现已研制出切割捻纱、无捻纱、织物、预浸物、编织带、非编织毡毯的刀具和工艺。这些刀具必须锋利、清洁和提供有效的剪切作用。同时也研制出加工凯拉夫复合材料的刀具与方法。凯拉夫复合材料加工特性与木质胶合板相类似,必须特别注意限制层压板最外层材料。本文详细讨论凯夫拉复合材料的锯切、钻孔、扩孔、磨削、砂磨、开槽、铣削和车削用的刀具。     

Kevlar层合板超高速撞击数值建模及参数识别

针对Kevlar层合板在超高速撞击条件下的力学特性的复杂性及参数不准确对数值仿真的不利影响,提出一种使用正交各向异性本构模型,Chang-Chang复合材料失效模型和有限元方法对Kevlar层合板的超高速撞击力学特性进行建模并运用连续响应面技术对材料失效模型参数进行识别的方法.然后使用该方法建立了与现有文献中的试验工况相对应的数值模型,并把Kevlar层合板材料失效模型的4个参数作为优化变量,以仿真结果与试验结果的二乘残差最小作为优化目标,使用连续响应面技术建立参数优化模型,由此识别这些参数.结果表明,该建模方法能正确描述Kevlar层合板的超高速撞击力学特性,采用识别后的参数进行仿真计算可以显著提高数值模型的仿真精度.     

超低温加工技术的研究现状及发展趋势

航空航天等重点领域的难加工材料对加工工艺方法提出了挑战。本着"一代材料,一代工艺"的原则,先进加工工艺方法被广泛探索。超低温加工具有常规加工方法不可比拟的优势,包括少/无环境污染、健康危害小、零件表面完整性好、加工效率高、刀具寿命长、综合加工成本低等,适于难加工材料的加工。本文简述了超低温冷却加工技术的原理与实施方法,详细介绍了难加工金属、纤维增强复合材料、高分子聚合物、工程陶瓷等典型材料的超低温加工研究进展。同时,还介绍了国内外主要研发机构的超低温装备研制和应用现状。最后,对超低温加工技术进行了总结,并给出了技术发展趋势。     

航天资讯

正Cevotec公司将纤维贴片铺放技术应用于夹层结构复合材料世界网2018年8月6日报道,德国Cevotec公司将纤维贴片铺放(Fiber Patch Placement,简称FPP)技术扩展到了夹层结构上。FPP是一种自动预成型和铺层技术,可生产应用于航空航天、汽车、医疗设备和运动设备的复杂纤维增强复合材料部件。FPP将增强材料切割成定制补丁,并自动铺放在工具上,得到形状复杂的3D铺     

芳纶应用于固体火箭发动机

通过国外芳纶应用于固体火箭发动机壳体的实例,介绍了美国杜邦公司的Kevlar49、Kevlar149及原苏联复合材料联合体的CBM和APMOC系列纤维的性质;综述了提高芳纶在固体火箭发动机壳体上强度转化率的途径。并为我国早日成功应用芳纶复合材料提出4条建议。     

芳纶纤维增强复合材料的机械加工

介绍了加工芳纶纤维增强复合材料的工艺方法,包括钻孔、平板制件的切割及管件截断的方法.从刀具和切削参数等方面加以阐述,并辅以加工实例介绍了加工效果.这些刀具和工艺方法成功地应用于某型号卫星天线支架的研制中,攻克了芳纶纤维增强复合材料不易加工的难题.     

凯夫拉复合材料的切割与钻孔

凯夫拉纤维模量高、韧性好,七十年代以来已作为一种轻质高强材料广泛应用,然而亦给机械加工带来了新问题。经实验研究证明,在夫凯拉复合材料的最外层铺放比较脆的背衬材料可改善加工性能,可使用通用刀具进行切割、钻孔、扩孔;采用低的刀具转速有助于减轻环境污染。     

“柱形”铝内衬纤维缠绕复合材料气瓶自紧分析

自紧是纤维缠绕复合材料气瓶加工成型过程中的关键工序,其自紧压力大小直接影响气瓶的承压能力及疲劳寿命。本文基于复合材料层合板理论及各向同性材料弹塑性理论,采用ANSYS有限元分析软件,建立各向同性金属材料及各向异性复合材料层的有限元分析模型,对航天用53 L"柱型"铝内衬纤维缠绕复合材料气瓶进行自紧分析,研究自紧压力对气瓶铝内衬和纤维缠绕层受力状态的影响,确定气瓶最佳自紧压力。研究表明,自紧处理能显著降低气瓶铝内衬在工作压力下的最大拉应力,扩大其弹性工作范围,提高疲劳性能。     

新兴的金属基复合材料

美国几家大公司正在研究开发金属基复合材料(MMC),许多小公司最近在这方面的积极性也很高。但目前 MMC 还没有大量投放市场。MMC 是复合材料中的一种,另外两种是聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。它们都是由一种基体材料和一种高强度纤维增强材料所复合而成的,其性能综合了两种成分的特性,不仅刚度和强度较高,而且重量较轻。通过控制纤维的类型、长度、数量和走向,可以使复合材料获得特定的性能(例如在某一面上具有高强度),适应特别的要求。聚合物基复合材料发展得比较早,这种复合材料已领先 MMC 十五年。发展得较晚     

“粒子强化金属基复合材料的切削加工特性”的介绍

＂粒子强化金属基复合材料的切削加工特性＂的介绍１前言近年来，为减轻金属构件的重量、改善材料的刚度、耐磨性和尺寸稳定性等，都在致力于多种粒子和纤维增强金属基复合材料的开发及应用。但是，金属基复合材料的推广应用不仅受到成本昂贵的制约，还受到其难于进行切削...     

复合材料切割工艺研究与应用

本文叙述了我国目前卫星结构中常用的碳/环氧、凯芙拉/环氧等聚合物基复合材料,采用金刚砂刀具切割,高压水切割和激光切割工艺研究概况。对各种切割加工工艺方法进行了比较:提出了针对不同类型的复合材料,来选择切割加工工艺方法:对各种切割加工工艺在一些型号任务中应用情况也作了简介。     

空间柔性充气密封舱用新型填充防护结构碎片撞击计算分析与实验研究

为实现空间柔性充气密封舱在轨对空间碎片的防护需求,设计了一种以玄武岩纤维布和Kevlar纤维布填充的多层柔性防护结构。应用Christiansen撞击极限方程对Nextel/Kevlar填充防护结构在不同结构参数下的撞击极限进行计算分析,得出了防护层总间距、Nextel纤维布层数和Kevlar纤维布层数对防护结构撞击极限的影响特性,为柔性防护结构强重比的优化设计提供了依据。利用二级轻气炮对玄武岩/Kevlar纤维布填充防护结构进行超高速撞击实验研究,获取了防护结构在低速区、高速区和超高速区的撞击数据,并以Nextel/Kevlar填充防护结构撞击极限计算曲线为参照对实验结果进行分析,验证了玄武岩/Kevlar纤维布填充防护结构可对空间柔性充气密封舱起到防护空间碎片撞击的效果。     

炭/芳纶混杂正交三向复合材料拉伸性能实验研究

设计制备了Z向纱为芳纶纤维、经纬纱为炭纤维和经纬纱间隔排列芳纶纤维与炭纤维的混杂织造的2种炭/芳纶混杂正交三向织物增强环氧树脂复合材料,采用基于全场位移的数字图像相关(DIC)方法,进行了其材料级拉伸性能试验,通过与炭纤维、芳纶纤维2种非混杂的正交三向复合材料对比,分析了炭/芳纶混杂方式对复合材料拉伸性能的影响。实验结果表明,经纬纱采用炭纤维,Z向纱为芳纶纤维的混杂正交三向复合材料面内拉伸模量和断裂强度最大,断裂伸长率和泊松比较高;接下来的复合材料拉伸模量和强度从高到低依次是非混杂的炭纤维复合材料、经纬纱采用炭纤维和芳纶间隔排列的混杂复合材料和非混杂的芳纶纤维复合材料。因此,按比例合理布置炭纤维和芳纶纤维的混杂正交三向复合材料,可实现强度和韧性的折衷设计。     

损伤形式对三维编织复合材料细观结构和弯曲性能的影响

通过分析损伤前后三维编织复合材料细观结构的变化,建立了剩余纱线长度的计算公式.对损伤前后三维编织复合材料试件进行了三点弯曲实验,分析了材料弯曲强度和弯曲弹性模量的变化规律和失效形式.主要讨论了2种编织角和4种损伤方案,包括沿宽度方向单边切割、沿宽度方向双边切割、沿厚度方向单边切割、沿宽度和厚度方向同时切割.实验结果表明,损伤前后的弯曲性能均随编织角的增大而减小;沿宽度方向切割对弯曲性能影响不明显,沿厚度方向切割对弯曲强度和模量影响较大,沿厚度和宽度同时切割的试件力学性能下降最大,接近60%.切割面受拉试件比切割面受压试件的弯曲性能降幅稍有增大.     

玻璃钢成型

用各种纤维及其制品增强的复合材料(玻璃钢)具有优异的抗烧蚀性能和力学性能,这种玻璃钢成型按增强材料(玻璃布)的浸渍方式,有干法成型和湿法成型两种:湿法成型是把增强材料浸以树脂(胶)后,不经烘干立即进行后续加工,如缠绕、裱糊等的成型方法;     

不同类型材料对发射箱箱体成型工艺过程及刚强度的影响

以某型发射箱箱体为例,对比分析了选取金属材料和纤维增强树脂基复合材料两类不同材料时箱体的工艺成型过程及其特点,并对选取不同类型材料时箱体刚强度计算结果及实测结果进行了对比分析。从分析结果可以看出,选用纤维增强树脂基复合材料制造发射箱箱体,在满足刚强度使用要求的同时,不但工艺成型过程更灵活,操作性更强,还可以降低大批量生产成本。     

石英摆片成形工艺研究

介绍了石英摆片磨料喷射加工、超声波加工等成形工艺，并在此基础上，提出了用ＣＷ ＣＯ２ 激光器切割石英摆片的新方法，给出了石英摆片激光切割的主要切割参数，并对使用不同成形切割方法切割石英摆片的切割质量，进行了比较和分析。