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。     

M46J高模量碳纤维预浸QY8911纤维束性能研究

以航空发动机应用为背景，研究了M46J／QY8911缠绕复合材料的预浸纱制备方法及性能，根据M46J特性，对现有的GB3326中纤维束力学性能测试试样的加强方式进行了改进，制作了M46J浸渍QY8911树脂的纤维束试样并测试其力学性能，同时与M46J浸渍环氧树脂的纤维束的力学性能进行比较，研究表明，不同树脂特性，不同固化工艺以及制造中所施加的张力都会影响到纤维束的纤维利用率。     

固化工艺对碳纤维增强复合材料力学性能影响的正交试验研究

以NOL环试样的拉伸强度作为考察指标,通过对T700/E-51复合材料的固化制度进行正交试验设计,研究了固化工艺对碳纤维增强复合材料力学性能的影响.极差分析和方差分析表明: a)通过正交试验设计方法研究固化工艺对复合材料性能的影响,可以大大减少试验次数;b)后固化温度下的保温时间对试件力学性能影响最大;c)目前采用的固化制度不是最优组合,需要进一步寻求最优组合.     

树脂基复合材料固化过程中温度场的数值模拟

树脂基复合材料的热固化成型是一个力、热与化学反应相互耦合的过程。文中就其热固化过程中温度场分布的数学模型进行了研究,在此基础上利用有限元方法并结合OOP(Objectoriented program m ing)技术实现了对复合材料固化过程中温度场的数值模拟,讨论了板厚、升温率等因素对温度分布的影响。计算结果表明,固化过程的升温速率应根据复合材料层板的厚度加以合理地选择,以保证温度的均匀分布     

热引发前线聚合法快速制备蒙脱土/环氧树脂复合材料

采用热引发前线聚合法(TFP)快速制备了蒙脱土/环氧树脂纳米复合材料,研究了填料含量对前线聚合反应的前线推动速率Vf和最高前线温度Tmax的影响,并通过使用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和力学性能测试等手段对不同固化物的性能与结构进行测试和表征。结果表明:不同体系的前线推动速率和最高前线温度均随蒙脱土含量的增大而变小;采用TFP法使蒙脱土/环氧树脂复合体系完全固化;蒙脱土在固化物中实现了插层或剥离,对基体树脂具有较好的增韧作用。     

复合材料层板超声检测缺陷评定方法分析

碳纤维增强树脂基复合材料的接触式超声检测,对大于探头直径的缺陷常采用半波高法评定大小,但各检测标准均没有对半波高法的基准波进行规定。采用不同基准波评定缺陷可能会造成缺陷评定结果不同,从而直接影响制件验收。本文采用理论分析与实际检测相结合的方法,对复合材料检测中常采用的以底面回波为基准波和以缺陷回波为基准波两种缺陷评定方法进行分析,比较了两种方法测量结果的差异,给出了复合材料层板接触式超声检测缺陷评定方法的建议。     

模具材料对复合材料制件固化过程应变的影响分析

复合材料热压罐固化工艺过程中,制件的固化变形依旧是影响成形质量的重要原因。通过光纤光栅和热电偶相结合的方法对复合材料制件在热压罐成形工艺过程中的温度和应变进行在线监测,研究了树脂基体对制件应变的影响规律,并基于此分析了不同模具材料对制件固化过程应变和固化变形的影响。试验结果表明:树脂与模具是复合材料固化过程应变变化的主要影响因素,在升温/保温阶段,树脂的流动、热膨胀、固化反应等是应变变化的主要原因,而在降温阶段模具收缩对应变变化起主导作用;不同模具材料的刚度、与制件的结合能力以及热膨胀系数的变化会在复合材料固化过程的不同阶段对应变变化产生较大影响。本文获得了不同材质模具试验条件下复合材料制件固化过程中的应变曲线,分析了固化过程中模具对复合材料制件内部应变的影响规律,为深入分析大型复合材料构件固化变形提供了理论支撑。     

熔融沉积法制备纤维素纳米纤维增强聚乳酸基复合材料的拉伸性能（英文）

生物可降解聚合物可以在保持结构力学性能的同时可以实现碳中性,是石油基聚合物的潜在替代品。在这些聚合物中,聚乳酸(Polylactic acid,PLA)因其良好的力学性能、生物相容性和热塑性而特别有发展前景。本文利用机械脱脂纤维素纳米纤维(Cellulose nanofiber,CNF)来提高聚乳酸的力学性能,该纤维具有显著的力学性能和生物降解性。熔融沉积建模(Fused deposition modeling,FDM)是热塑性聚合物的三维打印方法之一,可以降低制造成本。本研究采用FDM法制备了机械脱脂CNF增强PLA基复合材料,并在两个打印方向(0°/90°和+45°/-45°)上研究了它们的拉伸性能,梳理了机械制备CNF增强PLA基复合材料的印刷方向与拉伸行为之间的关系。此外,利用扫描电镜研究了机械脱脂CNF增强PLA基复合材料的显微组织和断口。     

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。     

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。     

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。     

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.     

三维编织复合材料力学性能的实验研究

本文考察了三维编织方法的发展历史及应用背景,针对不同的编织方法,研究了所产生的编织复合材料基本“单胞”结构,以及不同编织参数对复合材料构件基本力学性能的影响,着重比较研究了二步法及四步法所形成构件与层合板构件的结果。采用反射光弹技术考察了编织复合材料的孔边应力集中现象,得到了有益的结果。本文针对三维立体织物的特点,研究使用了RTM成型工艺,得到了较好的编织试验件。     

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。     

基于剩余强度的复合材料补片形状优化研究

以复合材料层合板的圆形孔洞损伤为例,利用三维有限元模型分析了六种不同形状补片修补结构在受纵向拉伸时的应力分布情况.分别仿真了常规形状的补片以及混合型形状的补片修补情形,同时利用由剩余强度理论和局部应力应变法相结合得出的数学模型,对各种修补模型进行了剩余强度的计算.通过计算得出,带倒角矩形、两圆相交型等混合型补片对损伤母板进行修理后其强度恢复明显,应力峰值较小.混合型形状补片对复合材料贴补修理有一定的指导意义.     

Timoshenko梁理论测定纤维增强复合材料动模量

本文考虑剪切变形和转动惯量的影响,采用Timoshenko梁理论,推导了悬臂梁自由端具有集中质量情形下的特征方程,并对固支自由和自由自由两种支持下的碳/环氧单向层梁的动模量E_1和F_2进行了计算和比较。文中还讨论了不同长厚比以及高阶共振频率下的剪切变形及转动惯量的影响。     

Data Fusion of Multiple Curvature Mode Shapes for Structural Damage Diagnosis

This study aims to develop a reliable method for locating multiple cracks in a beam using data fusion of multiple curvature mode shapes.The identification of multiple damage in beams based on curvature mode shape has become a research focus in recent decades.However,the curvature mode shape method using a single mode carries limited damage information,and fails to reveal all cracks when multiple damage detection is required.To address this limitation,the curvature mode shape method is further enhanced by a data fusion algorithm to fuse damage information in multiple modes.The effectiveness of the method is proved through a numerical case of a beam with multiple cracks.The applicability of the method is experimentally validated by detecting multiple cracks in a composite laminated beam with mode shapes acquired by a scanning laser vibrometer.The results show that the method of fusing multiple curvature mode shapes carries more complete damage information than the traditional one using a single mode,and can successfully locate all cracks in a damaged beam.     

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。