编织结构复合材料力学性能分析

以分析编织结构复合材料的力学性能和修正的经典层合板理论为基础,首先对三维编织织物结构进行分析,考虑厚度方向的效应,采用三维应力-应变分析,预报编织结构复合材料的有效弹性模量;同时,进行了编织结构复合材料的力学性能实验,理论预报和试验结果符合得较好。     

混杂纤维复合材料层板的抗弹冲击性能

为了考察混杂纤维复合材料层板的抗弹冲击性能,采用碳纤维织物或玻璃纤维织物与芳纶纤维织物复合材料层共固化的方式,利用热压罐成型工艺制备了几种具有不同面密度及铺层结构的混杂纤维复合材料层板,并进行抗弹冲击性能测试、表观形貌观察和无损检测分析。结果表明:纯芳纶纤维及混杂纤维复合材料层板的钢弹冲击破坏模式相同,均为表层剪切破坏,中间层分层破坏,背层拉伸断裂破坏;层间混杂顺序对复合材料层板的分层缺陷面积有较大影响,当碳纤维层作为背层时,层板的分层缺陷面积为12 863. 6 mm2小于玻璃纤维层作为背层时(17 400. 5 mm2);当芳纶层作为背板时,混杂纤维复合材料层板冲击后分层缺陷面积与纯芳纶的相当(14 151. 0～14 927. 0 mm2)。混杂纤维复合材料对层板的抗弹冲击性能有较大影响,混杂后复合材料的弹道极限速度(v50)均有一定程度的提高,其中玻璃纤维/芳纶复合材料的v50从纯芳纶复合材料层板的193. 08提高至204. 33 m/s。将碳纤维层或玻璃纤维层作为着弹面层的混杂纤维复合材料层板具有更优异的抗弹冲击性能,其贯穿比吸能(BPI)均优于纯芳纶复合材料层板。     

基于热解过程的EPDM变热物性数值传热

针对三元乙丙橡胶(EPDM)类绝热材料热载荷作用下的热解炭化过程,基于热解动力学和多孔介质传质传热理论,建立了芳纶/EPDM绝热材料热物性参数随温度和时间变化的变热物性模型,并通过与实验的对比,验证了模型的准确性与可靠性。随后对热载荷作用下的烧蚀热响应开展了数值计算,结果表明:热载荷作用初期,材料表面升温迅速,随着能量不断传递,温度推进速率明显降低,炭化层厚度增长减慢,部分材料仍为原始状态;温度对热解反应速率的影响呈指数级,距表面越近反应速率越快,反之则慢。所提出的变热物性模型对绝热材料的烧蚀研究具有一定的参考价值。      

机场道面浅层高早强快速修补砂浆的性能研究

在满足繁忙机场不停航施工要求下,制备出道面浅层高早强快速修补砂浆对保障飞机准点运行及安全起降具有重要意义。采用自制的特种胶凝材料,通过优选砂胶比、水胶比及外加剂复配等技术制备出高早强快速修补砂浆,研究该修补砂浆的力学性能、黏结性能与耐久性能。结果表明:高早强快速修补砂浆2h抗压、抗折强度分别为32.5MPa和4.8MPa,且2h和28d黏结强度可分别达到其抗折强度的75%和84%;与C40混凝土相比,该修补砂浆早期具有微膨胀性,可补偿收缩,减小与旧混凝土间变形差异,120d收缩率降低了60.5%,3d耐磨性可达到C40混凝土28d的耐磨性,且具有优良的抗渗性与抗冲击性。     

三维编织复合材料宏细观多尺度传热分析

近年来三维编织复合材料在航空、航天等领域得到了广泛应用,而热传导性能是其重要的物理性能之一。根据三维四向编织复合材料细观单胞模型,建立其热传导性能的宏细观多尺度模型,包括等效热传导系数的均匀化模型和温度场分布的多尺度模型;基于宏细观多尺度有限元算法,计算三维四向编织复合材料的等效热传导系数,并与实验结果进行对比;在此基础上,研究编织角和纤维体积含量对热传导系数的影响规律,并确定材料内部的温度场分布。结果表明:等效热传导系数与实验值吻合较好,细观单胞模型能较为真实地反映三维四向编织复合材料的结构构形,宏细观多尺度方法能有效预测三维编织复合材料的热传导性能,并且能有效捕捉材料内部的局部振荡效应。     

活性炭负载二氧化钛改性聚丙烯熔喷无纺布的制备及吸附性能

将活性炭、二氧化钛、聚丙烯等原料经物理共混处理,通过熔喷制成活性炭负载二氧化钛改性聚丙烯熔喷无纺布。采用热分析曲线(Differential scanning calorimeter,DSC)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、电子织物拉伸机、可见分光光度计等对改性无纺布的微观结构、结晶性能、力学性能、吸附性能进行表征。结果表明:活性炭负载二氧化钛比例为1∶3时活性炭负载二氧化钛的降解率高,二氧化钛分布均匀,依照此比例的活性炭负载二氧化钛与聚丙烯进行熔喷制备无纺布。随活性炭负载二氧化钛的加入量的提高,活性炭负载二氧化钛改性聚丙烯无纺布的吸附性能增强,当活性炭负载二氧化钛的添加量为4%时,吸附性能较好;活性炭负载二氧化钛的添加使无纺布的力学性能出现最大值,且无纺布的结晶度和熔点无明显变化。     

固体推进剂火箭发动机贮存性能规律研究

依据固体推进剂火箭发动机大量试验数据的统计规律，提出了估算固体推进剂火箭发动机主要参量随贮存年限、温度变化而改变的数学关系式：R^1=KRR0(1 a)^△t-1，并通过了反算、验证试验和实际中的应用。     

Z-pin增强泡沫夹层结构面压缩性能研究

Z-pin增强泡沫夹层结构作为一种新兴的复合材料夹层结构形式,能够克服传统蜂窝夹层结构的诸多缺陷。采用预浸碳纤维增强Rohacell夹芯,进行Z-pin角度为15°和25°,夹芯厚度分别为12.7mm和8mm两种Z-pin增强泡沫夹层结构的面内压缩性能试验,并与相同批次和尺寸的未增强件进行对比,考察其对传统泡沫夹层结构的增强作用。试验发现X状Z-pin增强能够大幅度提高夹层结构的压缩强度与刚度。同时,增强材料表现出与传统泡沫夹层结构不同的压缩变形与破坏模式。证实Z-pin的弹性屈曲控制着结构的压缩强度,夹芯厚度和Z-pin角度影响Z-pin屈曲的计算长度,从而成为材料压缩强度的控制因数。在此基础上,考虑面板对Z-pin的有限转动约束,通过引进约束修正系数改进现有的压缩强度预测模型,预测值与试验结果更加接近。     

不同粒径SiC对氟醚橡胶性能的影响

研究了不同粒径SiC对氟醚硫化胶力学性能,导热性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着SiC粒径的减小,橡胶100%定伸模量增大,拉伸强度提高;填充体积含量为15%的20nm SiC时橡胶的综合力学性能比较优异;大粒径SiC与基体间的界面热阻更小,比小粒径填料更能提高橡胶的导热性能;不同粒径的SiC以一定比例并用也可以提高橡胶的导热系数;SiC晶须能显著提高橡胶的摩擦磨损性能.     

聚丙烯短切纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料的性能研究

介绍了聚丙烯短切纤维与不饱和聚酯树脂混合制成的短切纤维复合材料,并经过对比试验,研究聚丙烯短切纤维长度、用量以及稀释剂含量对短切纤维复合材料力学性能的影响。研究证明,低含量短切纤维的加入对不饱和聚酯树脂固化后拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等起到了明显的增强作用,同时,纤维的长度对短切纤维复合材料力学性能也有较大的影响。