基于累积线性法的一种柔性蒙皮设计

变体飞机的机翼需要能够光滑连续变形的柔性蒙皮,借鉴自然界蜜蜂筑巢的蜂窝,针对柔性蜂窝力学特性,采用CAD与CAE相结合的策略,以累积线性法为建模与计算手段,开展柔性结构几何大变形的非线性分析。对凯夫拉29、凯夫拉49两种柔性蜂窝和硅橡胶在不同组合的柔性蒙皮以及在不同蜂窝厚度的情况下,分别进行了数值计算对比工作。结果表明:单纯的硅橡胶,以及单纯的蜂窝式结构都不能满足变体飞机中柔性蒙皮的高承载、大变形和轻重量的需求;分别采用凯夫拉29和凯夫拉49与硅橡胶结合时,凯夫拉49材料的柔性蜂窝结构的法向承载能力要高于凯夫拉29蜂窝;另外,柔性蜂窝高度5 mm和壁厚1 mm时,法向承载能力很弱,增加高度的柔性蜂窝法向刚度有所改善。可以推知,在变体飞机特殊部位,用柔性蜂窝蒙皮代替传统硬蒙皮具有一定的可行性。     

超高模Kevlar纤维——PRD-149

Kevlar纤维由于比重小,强度与碳纤维相当,在很多情况下可以取代(全部或部分)碳纤维或石墨纤维,在航天工业获得广泛应用。但Kevlar纤维的模量比较低,例如Kevlar49的抗拉模量约为125GPa,Kevlar29仅为83GPa,而且再吸水量比较高,Kevlar49为4%,Kevlar29为7%。 美国杜邦公司在大量研究试验的基础上,最近推出超高模Kevlar纤维——PRD-     

碳纤维/凯夫拉纤维混合复合材料的性能

为了全面研究碳纤维/凯夫拉纤维混合复合材料的性能,日本东丽公司系统地对不同混合配比的复合材料的抗拉强度和模量、抗压强度和模量、抗弯强度和模量以及层间剪切强度进行了测定。碳纤维采用 T300-3000-50A,凯夫拉纤维采用 Kevlar49 T968-14200,采用8H 缎纹编织,经向与纬向每25毫米各有25束,     

用于火箭发动机的凯夫拉纤维和玻璃纤维缠绕复合材料的表征

为了表征当前火箭发动机工业中常用的一些壳体复合材料特性,我们做了大量的工作。本文介绍了工作的结果,并且特别注意到了这样一个事实,即这些纤维缠绕材料是在固化炉中固化的,与“飞机”型在热压釜中固化的铺层方法比较,此方法对材料的力学性能会有影响。本文涉及到的所有试样都是从纤维缠绕的样品中取得的。 本研究的目的是评价和鉴定具有当前水平的表征试验方法:测定纤维取向的作用、试验方法和温度对性能的影响;表征复合材料有限元分析中用的所有正交各向异性弹性常数的特性;建立测预和实测性能间的关系;确定今后努力的方向。 我们对四种材料系统进行了表征,它们是:凯夫拉49、涂复有DC-20松粘剂的凯夫拉49、S-2玻璃和341型S-2玻璃布。环氧系统是“刚性”酸酐双酚A环氧,其杨氏模量为2827MPa。凯夫拉试样的准备工作有一些困难,为了获得合适的样品,不得不采用优于高压水喷射或传统机加的激光切割,但在切割涂复有松粘剂的凯夫拉时仍有问题,因为这种材料的层间强度很低。 板片状和环向缠绕环的拉伸试验给出了相当的数据,而且获得了与纤维取向有关的刚性变化和传统叠层理论二者之间极好的相关性。对用各种剪切方法获得的数据进行了比较,它表明与轴线成10°的叠层较之环向缠绕管状试样,其剪切模量高,但剪切     

TEXTRON碳化硅纤维

美国TEXTRON特种材料公司在1989年第3(?)届SAMPE年会上推出低成本碳芯碳化硅纤维,专门用作金属基复合材料的增强剂。与日本碳素的“NICALON”碳化硅纤维相比,“TEXTRON”碳化硅纤维的抗拉强度约提高了20%。达3450MPa,抗拉模量提高了1倍,达400GPa。“TEXTRON”碳化硅纤维的直径为140μm,以6061铝合金为基体,含48%体积比的“TEXTRON”碳化硅纤维,用热压法制成的碳化硅/铝复合材料,0°方向抗拉强度     

先进复合材料在战略导弹固体发动机上的应用现状与展望

本文概述了美国30多年来研制11种战略固体导弹、29个发动机使用材料的演变过程,概括出狠抓凯夫拉—49和高性能碳纤维复合材料的研制和应用、不断提高发动机能、增加射程和运载能力的四条经验。并针对80预研的全复合材料发动机、整体级发动机和抗SDI技术发动机对材料更加苛刻的要求,提出开发此类新材料应有的性能和技术途径。     

含钛碳化硅纤维的研制及其性能

在碳化硅(SiC)纤维中引进金属元素钛,可以制得性能优异的含钛碳化硅(Si_Ti-C-O)纤维。该纤维是由聚碳硅烷(PC)与Ti(OBu)_4加热反应制得先驱体——含钛聚碳硅烷(PTC),经纺丝、高温烧结而成。该纤维抗拉强度可达1.6～2.0GPa,抗拉模量150GPa。与SiC纤维相比,Si-Ti-C-O纤维具有更好的高温氧化性及与金属复合性能。     

芳纶纤维的导热性

前言 芳纶是芳香族聚酰胺类纤维。美国凯夫拉纤维、国产芳纶14、芳纶1414均属此类。由于芳纶具有高强、高模、耐高低温、耐腐蚀及耐辐照等优异性能,芳纶的各种制品及其复合材料得到宇航、航空及汽车工业等方面的极大重视。近年来,对芳纶纤维的微观结构及物理化学力学性能开展了大量的研究工作。导热性是材料的重要物性之一。芳纶纤维导热性的研究对纤维及其复合材料的研制及应用有相当大的价值,对宇航飞行器上的应用来说,更有其特     

纤维增强复合材料研制、开发与应用述评

本文综述了玻璃纤维、凯夫拉纤维、碳纤维、陶瓷纤维增强的高性能复合材料的发展与应用,简述了我国复合材料开发现状与国外的差距,以及笔者为缩短这一差距而提出的建议。     

超声切割技术在复合材料加工领域的应用

由于超声切割技术的切割质量优异,具有无毛刺、无刀具磨损、无炭化材料、侧向切割力小、加工速度快、加工精度高、无粉尘污染、可切割凯夫拉和UD纤维等优势,在国外已得到了广泛的应用。     

纤维增强复合材料制孔刀具技术研究进展

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastic,FRP),如碳纤维增强复合材料(CFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和凯夫拉(Kevlar)纤维增强复合材料,以其质量轻、比强度高、比刚度大、减振和抗疲劳性能好、耐腐蚀等诸多优越性能,广泛应用于航空航天、交通运输、生物医疗及体育用品等领域[1-3].制孔是纤维增强复合材料制造过程中最重要的加工工序之一,在纤维增强复合材料应用广泛的民用大型客机上,制孔工序占复合材料加工工作量的80％以上,一架波音747客机需要完成300多万个连接孔的加工[4].因此,制孔质量和效率直接关系到纤维增强复合材料零件的使用性能、生产周期和生产成本.     

X-cor夹层结构的平拉性能

研究了Pin植入角、Pin直径和Pin材料对X-cor夹层结构平拉强度及平拉模量的影响。平拉性能试样采用Rohacell 31泡沫作为芯材,Pin采用不同直径的T300/FW-63和SC-240/FW-63拉挤细杆。结果表明,X-cor夹层结构平拉强度增强效率随着植入角度的增加先增大、后减小,平拉模量的增强效率则随植入角的增加而减小;随Pin直径减小,平拉强度增强效率增加,平拉模量增强效率降低;不同Pin材料对X-cor夹层结构平拉强度增强效率相同,高模量的Pin对X-cor夹层结构平拉模量的增强效率更高。     

再生混凝土劈裂抗拉性能的离散元模拟

城镇化的快速发展使得建筑废弃物日益增加,建筑废弃物可通过简单的破碎筛分处理制备再生混凝土。为了充分利用建筑废弃物,本文采用数值软件PFC^2D模拟了再生混凝土的劈裂抗拉破坏过程,分析了摩擦系数、拉张强度、粘聚力以及垫条宽度对混凝土劈裂抗拉性能的影响。研究结果表明：摩擦系数和粘聚力对混凝土的弹性模量和劈裂抗拉强度影响较小;当拉张强度较小时,混凝土主要发生塑性拉张破坏,随着拉张强度的增加,混凝土呈现脆性拉张破坏;随着宽度比的增加,混凝土的抗拉强度和变形模量均增加,且不同宽度比条件下,混凝土内部裂纹的形成位置不同。     

凯夫拉有机纤维和碳纤维增强复合材料的振动-冲孔

凯夫拉-49有机纤维复合材料要进行切割和机械加工而不出现脱层、裂纹、凸起和起毛等缺陷是困难的,而且切削工具的寿命非常短。为了解决这个问题,试验了镜面精冲工艺——振动-冲孔,主要用于冲加工飞机上复合材料的铆钉孔和紧固孔。试验证明,在0.4—0.8s冲压振动时间内,将孔表面加工成带有完美线性截面且Rmax为5-9μm的光滑表面,几乎没有任何困难。此外,冲孔的尺寸精度与精冲金属薄板的精度一样高。这些结果说明,振动-冲孔可能是代替目前的钻孔和机械加工的一种工艺。     

老化和环境条件对凯夫拉/环氧复合材料的影响

在一宽的温度和相对湿度范围内,对两种凯夫拉/环氧复合材料进行了老化和环境条件的研究。为了确定树脂在室温和室温以上的抗拉强度,对纯树脂进行了试验。75°F 下的湿气溶解度试验表明,两种树脂没有差别。确定了纯树脂在75—120°F 温度范围内的老化特性,并指出长期性能良好。     

纤维增韧高温陶瓷基复合材料(C_f,SiC_f/SiC)应用研究进展

纤维增韧陶瓷基复合材料除了具有耐高温、高比强度、高比模量、高热导率、低热膨胀系数等一系列优良性能外,还具有基体致密度高、耐热震、抗烧蚀、耐辐照及低放射活性、抗疲劳和抗蠕变等特性,展现了优越的高温热力学和微观组织稳定性,是一种集结构承载和耐苛刻环境的轻质新型复合材料。在空天飞行器的热防护系统、航空发动机、火箭发动机、高性能制动以及先进核能等高温热结构部件上拥有巨大的应用潜力。该类材料的使用可以提高结构的热学性能、力学性能和耐高温性能,减少系统自重和提高系统安全可靠性。针对近年来纤维增韧高温陶瓷基复合材料的研发设计、制备及服役环境对材料性能的影响进行了综述,并对该类材料未来的应用前景进行了展望。     

超声切割技术在复合材料加工领域的应用

超声切割技术是近十几年内在国际上发展起来的一项工艺技术,目的在于更有效和精确地加工越来越广泛地应用于航空航天制造领域的复合材料(如玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维、纸基或铝基蜂窝材料、预浸纤维材料、各种泡沫材料等).     

各种纤维对无机耐高温绝热涂料的改性作用

将九种不同性质的纤维,分别加到脆性的无机耐高温绝热涂料中,研究了各种纤维对涂料的改性作用。对弹性模量、抗拉强度、断裂应变、抗折强度、抗冲击强度、粘接强度、热导率、热膨胀系数和体积密度进行了测定。结果表明,耐碱玻璃纤维具有最好的综合改性效果,金属纤维和尼龙纤维能显著提高抗冲击性能。对试样断口的观察揭示了断口形貌与某些强度之间的关系。     

介绍新型混杂复合材料（CALL）

纤维增强树脂/金属层间混杂复合材料是国外80年代开发的具有优良性能及广阔应用前景的新型结构材料。芳纶增强环氧/铝曾间混杂复合材料（ARALL）具有优异的耐疲劳开裂性、高拉伸强度,耐冲击、易加工成型,预计在90年代将取代大约10％航空用金属材料。碳纤维增强环氧/铝层间混杂复合材料（CALL）具有质轻、高强、尺寸热稳定性好、耐疲劳性能优良等特点。     

苏联碳纤维性能的测试分析和研究

本文测试、分析、研究了苏联的两种碳纤维——高强型碳纤维和高模型碳纤维的性能,包括:抗拉性能、热物理性能、显微结构参数、热失重、表面能谱、表面形态与断口,并与日本 T300碳纤维进行了对比。研究表明苏联高强型碳纤维综合性能优於日本 T300碳纤维,高模型碳纤维则不如日本 M40碳纤维。