紫外固化环氧树脂复合材料及其修补性能研究

为了推进紫外固化技术在树脂基复合材料的制备及结构修补中的应用,制备了紫外固化环氧树脂基复合材料并进行力学性能测试和微观组织分析。在此基础上,采用紫外固化复合材料对含人工缺陷的层合板试样进行了修补。结果表明,与热固化复合材料相比,采用紫外固化技术制备的复合材料具有良好的综合力学性能,复合材料中树脂基体与纤维之间结合良好;紫外固化复合材料制成的修补贴片对缺陷试样的修补效果显著,修补后试样的拉伸强度可以达到标准试样的84.1%,是缺陷试样的1.21倍。实验证明采用紫外固化复合材料修补贴片对缺陷进行修补是一种快速、有效的修补方法。     

紫外辅助缠绕玻璃纤维增强树脂基复合材料的制备和力学性能研究（英文）

本文研究了紫外辅助固化玻璃纤维增强复合材料缠绕成型环形构件的制备过程和力学性能。基于光线追踪法量化了树脂浇注体中的紫外穿透能力,并制备了紫外辅助固化的光-热双重固化典型样件,研究了缠绕速度和热固化引发剂的浓度对缠绕制件的纤维体积分数和力学性能的影响。纤维体积分数和构件的失效分析分别采用图像法、力学性能测试和扫描电镜测试。光线追踪结果表明:紫外光能够穿透一层纤维束的厚度且背光面透过的紫外能量足以快速引发固化;试验结果表明:本文制备的紫外辅助固化复合材料环形样件与热固化试件相比均能满足飞轮转子对性能的要求。     

T700/QY9611复合材料层压板孔隙检测及孔隙形貌研究

采用模压法制备了4种不同铺层厚度的T700/QY9611复合材料层压板,用超声C扫描选取衰减均匀区域,制得24块显微照相法试样,拍摄了1 800余张金相照片;采用电子显微镜观察了孔隙的微观形貌;Image J软件计算了孔隙率并定量统计分析孔隙形貌。研究表明:该复合材料层压板孔隙总是分布在纤维与树脂的交界处,沿层间生长,随着层压板铺层厚度的增加,层压板孔隙率呈指数增长,且对孔隙形貌(长度、宽度、面积、形状)有不同程度的影响,例如孔隙长度、宽度分布范围不断增大,大尺寸孔隙所占比例不断增加,圆形、椭圆形孔隙所占比例不断减小,不规则孔隙所占比例不断增加。     

3D C/C复合材料超高温剪切性能试验研究

C/C复合材料同时结合了纤维增强复合材料高性能、可设计性和碳素材料优异的高温性能和化学稳定性等优点，广泛地应用于固体火箭发动机喷管、高速飞行器头部与翼前缘等热端部件。怎样正确评价C/C复合材料的超高温力学性能，成为了其能否合理使用的关键因素之一。本文将基于C/C复合材料良好导电特性的试样直接通电加热技术与复合材料双切口压缩剪切试验技术（DNS）相结合，提出了一种可用于温度达3000℃的材料超高温剪切性能试验方法。利用该方法完成了3D C/C复合材料室温～2800℃温度范围的剪切性能试验研究，红外热像仪测试结果显示在试样标距区内温度场分布较均匀，全场应变测试系统测试结果显示在试样标距区内应变分布较均匀，室温下双边切口压缩试验方法与Iosipescu试验方法测试剪切强度具有好的一致性，该方法适用于C/C复合材料超高温剪切性能试验研究。3DC/C复合材料具有显著的剪切非线性，剪切强度在一定温度范围内随温度的升高而增加，在2400℃左右达到最大值，而后随温度增高而降低；材料的主要破坏模式为薄弱面的宏观裂纹扩展、纤维束剪切破坏与拔出。     

复合材料疲劳性能的能量耗散试验研究

材料的损伤、屈服、断裂及破坏过程都是一个需要消耗能量的过程,材料的疲劳是.个耗散的过程.通过对T300/QY8911纤维增强复合材料层合板的疲劳试验,应用能量耗散方法对层合板的疲劳性能和损伤进行分析评估,并通过红外热像仪宏观监测试样表面平均温升的变化趋势.主要包括以下几个方面:1)分析铺层方式对能量耗散密度的影响以及能耗密度与材料疲劳性能和损伤的内在联系,发现能耗密度在初始循环阶段(约为循环寿命数的10%)随着循环数的增加上升较慢,在后一循环阶段出现急剧攀升趋势;2)通过监测试样表面甲均温升的变化趋势,发现试样表面温度的宏观变化趋势与能耗密度的变化趋势具有相似性.     

嵌入中空纤维的树脂基复合阻尼材料设计

文章对一种耦合了中空纤维原材料阻尼特性和中空结构缓冲作用的嵌入中空纤维的树脂基复合阻尼新材料进行了研究.分析了各影响因素对三层中空纤维层合(3-HL)、带约束层的单层中空纤维夹心(2-CSLH)、带约束层的中空纤维蜂窝夹心结构(2-CSHC)这三种结构复合材料阻尼性能的主次影响规律,且前两者中阻尼最优试样与2-CSHC试样阻尼值大于0.54的阻尼平台区较宽,△Hz分别为5Hz-112Hz,7Hz-200Hz;阻尼峰值分别可达0.56和0.59;结构设计优越性为2-CSHC>2-CSLH>3-HL.     

负压实型铸造法制备金属基复合材料的工艺研究

运用负压实型铸造法（Ｖ－ＥＰＣ）成功地制备了钢纤维增强铝基复合材料，对所制备的试样进行了力学性能测试并观察了微观组织和断口形貌。试验表明，机械固结法可用于制备纤维预制件，最佳浇注工艺参数为浇注温度７３０～７４０℃，浇注速度３～４ ｋｇ／ｓ，铸型负压度－ ０．０２５～－ ０．０４０ ＭＰａ。分析了气化模制备的影响因素以及浇注工艺参数对复合材料性能的影响。     

加速腐蚀环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响

依据对典型机场环境统计分析,编制了单向顺排碳纤维增强树脂基复合材料加速腐蚀试验环境谱,在此基础上进行了该材料试件的加速腐蚀试验和不同当量腐蚀周期试件的力学性能测试试验。试验结果显示,机场环境会对碳纤维增强树脂基复合材料基体造成损伤,且材料的疲劳寿命、弯曲强度和层间剪切强度三种力学性能随着腐蚀周期的延长呈现由小到大的规律递减。     

论裂纹扩展J积分阻力曲线变化规律的影响因素

本文对大塑性变形条件下，裂纹稳定扩展过程的J积分阻力曲线变化规律进行了全面的分析。给出了不同约束条件下dJ／da与试样的载荷因子L、裂纹尖端张开角CTOA及裂纹扩展时的瞬时旋转中心的系数r之间的理论表达式。从而论证了不同约束条件下，试样的几何尺寸因素对其J阻力曲线变化趋势的影响规律。     

三维机织复合材料的力学模型与实验验证

对三维机织复合材料的细观几何结构进行了深入的研究。采用椭圆形纤维束截面假设，详细研究了经纱纤维束在织物表面与内部的不同。建立了一种新的三维机织复合材料力学分析模型，并对其弹性常数进行了预测。研究了三维机织物的复合成型工艺，制作了实验件并进行了性能实验。通过实验值和理论预测值的对比，表明了力学模型的正确性。     

光弹性复合材料应力冻结研究

通过对航空工业标准“复合材料薄板压缩试验方法”中推荐使用的试验夹具测试段应力场的光弹性验证试验，介绍了光弹性复合材料的应力冻结技术。模型材料由光学玻璃纤维增强环氧树脂制成。为探索光弹性复合材料的应力冻结特性，曾对组分材料在室温与冻结温度下的机械与光学性能进行测定。此外，还提供了光弹性复合材料的冻结控温曲线及恒温时间的推荐计算公式。     

一次性医用注射针组装环氧胶粘剂的研制

文章利用改性二乙烯三胺作为环氧树脂固化剂,以二氧化钛为填充剂,制备了一次性医用注射针组装胶粘剂,研究了填充剂和固化剂对胶粘剂性能的影响。实验结果表明,该胶的拉拔强度远超医用针头组装胶粘剂的国家标准。     

三维机织复合材料的细观力学分析

建立了一种三维机织复合材料的细观力学模型。模型包括两相：一相为纤维束，另一相为基体材料或横向的纤维束。该模型考虑了纤维束弯曲所引起的附加剪切。讨论了根据织造参数确定机织复合材料细观结构的方法。将上述理论用于一种实际的碳／环氧三维机织复合材料的分析，研究了细观应力分布的特点，并用平均化方法得到了材料宏观的模量，分析结果与试验数据吻合良好。     

形状记忆合金增强复合材料的一维σ－ε－T关系

分形状记忆合金（ＳＭＡ）相变前和相变过程中两阶段，推导了形状记忆合金增强复合材料（ＳＭＡＲＣ）的一维应力、应变和温度的关系。实验研究包括：ＮｉＴｉｎｏｌＳＭＡ丝自由回复时的回复应变与温度、受限回复下的回复应力与温度的关系，玻璃纤维／环氧树脂复合材料和ＳＭＡＲＣ试件的单向拉伸，一定应变下ＳＭＡＲＣ拉伸试件的应力与温度的关系，恒定外载下ＳＭＡＲＣ拉伸试件和纯弯曲试件在触发ＳＭＡ前后应变的变化。结果表明，ＳＭＡＲＣ除了具备传统结构材料承载的功能之外，还具有改善和增强材料本身性能的能力。     

Cracking and Mechanical Properties of Airport Concrete Pavement with Fiber and Expansive Agent

Polypropylene fiber and expansive agent are used in airport concrete to improve its shrinkage cracking resistance and mechanical properties. The concrete specimens with amount content of polypropylene fiber or expansive agent or both of them are prepared. The morphology of specimens is observed by scanning electron microscope, the time when the first crack occurred is recorded through slap test, and the mechanical properties such as compressive strength and impact energies of concrete are measured. The results show that polypropylene fiber in concrete can reduce the shrinkage and delay the first crack, improve the impact resistance obviously, and improve the compressive strength slightly. Expansive agent can compensate the shrinkage and reduce cracks of concrete pavement markedly, and improve the mechanical properties of concrete pavement slightly. The study provides recommendations for cracking control of airport concrete pavement in the future.     

Damage Initiation and Propagation in Composites Subjected to Low-Velocity Impact:Experimental Results,3D Dynamic Damage Model,and FEM Simulations

A three-dimensional dynamic damage model that fits both small and large damage sizes is developed to predict impact damage initiation and propagation for each lamina of T300-carbon/epoxy laminations. First,13 specimens of the same lamination sequence are subjected to three different impact energies(10 J,15 J,and 20 J).After the impact,the laminates are inspected by the naked eye to observe the damage in the outer layers,and subsequently X-rayed to detect the inner damage. Next,the stress analysis of laminates subjected to impact loading is presented,based on the Hertz contact law and virtual displacement principle. Based on the analysis results,a threedimensional dynamic damage model is proposed,including the Hou failure criteria and Camanho stiffness degradation model,to predict the impact damage shape and area. The numerical predictions of the damage shape and area show a relatively reasonable agreement with the experiments. Finally,the impact damage initiation and propagation for each lamina are investigated using this damage model,and the results improve the understanding of the impact process.     

Performance Improvement Method of CFRP with Embedded Optical Fiber

Optical fiber-based sensors are usually applied in structural health monitoring(SHM)as part of smart materials.The weak interface between the optical fiber and the host material will reduce the mechanical performance of the smart materials.Normally,the principal parts of the optical fibers are inorganic,while the matrix of host material is organic.These two kinds of materials can not be combined.Micro-fracture can be found in smart materials.Two methods for improving the interface are proposed.Firstly,the influence of the interface size on the strength is studied.Secondly,interfacial treatment before embedding the optical fiber into the composite is analyzed.Compressive tests of composite laminated specimens are conducted to evaluate the proposed methods.The specimens are produced from T300Carbon/epoxy prepreg,with different treated optical fiber embedded inside.The experimental results indicate that smaller interface size and proper treatment will strengthen the whole structure.     

双酚A型2,2-对氨基苯甲酸苯基氧化膦本质阻燃PA66

以自合成的双酚A型2,2-对氨基苯甲酸苯基氧化膦(BNNPO)、 己二胺及PA66盐为原料,通过高温高压(280 ℃,1.7 MPa)聚合制备了本质阻燃PA66树脂。红外分析表明BNNPO盐含有N-P膨胀结构;热分析表明阻燃PA66树脂较纯PA66有更优异的热稳定性;极限氧指数及垂直燃烧法结果显示阻燃PA66具有良好的阻燃性能,当BNNPO含量达4.5 wt%时,极限氧指数(Limiting oxygen index,LOI)及垂直燃烧水平（UL94）分别达28%和V-0;锥形量热法及扫描电镜分析发现BNNPO以气相及凝聚相协效阻燃作用于PA66基体材料;力学性能结果显示BNNPO的引入对PA66的力学性能影响较小。