摘要:碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C/SiC)在航空航天领域具有广泛的应用。该材料在服役过程中常承受双轴乃至多轴动态载荷,然而针对双轴动态压缩下该材料力学行为的研究仍较为匮乏。使用双轴电磁霍普金森杆对该材料实施不同加载比例(双轴载荷之比)的动态压缩测试,构建C/SiC复合材料细观结构的几何模型并进行数值仿真,分析了该材料在双轴动态压缩下的破坏行为和能量吸收。试样内部微孔洞的分布规律对材料的裂纹扩展路径、强度、能量吸收均有显著影响。当加载比例从0(单轴)增加到1(双轴等比例)时,基体、横向纤维束和纵向纤维束的应力峰值分别增长了 112.8% 、 25.6% 和 251% ,从而导致该材料破坏模式发生从纤维断裂、纤维断裂 + 分层破坏、分层破坏的依次转变,并伴随着能量吸收率出现先从0.398上升到0.438再降低到0.407的变化规律。
摘要:为研究复合材料(C/SiC)与钛合金(TC4)层合结构在斜侵彻过程中的细观结构响应、破坏模式、失效机理以及其与侵彻速度和倾角的依赖关系,开展了球形弹丸斜侵彻(速度和倾角分别为 350~550m/s 和 30° \~60° )该结构的试验和数值仿真研究。构建了包含微孔洞、SiC 基体、横向/纵向纤维束的C/SiC复合材料细观模型,并利用哈希准则对复合材料进行损伤判定。侵彻过程中,C/SiC对冲击波的强烈衰减作用导致靶板背面未出现层裂,C/SiC前板中部出现分层和纤维断裂并形成向背面倾斜扩展的裂纹,弹丸与TC4后板接触后该板才出现显著弯曲变形继而被击穿。该层合结构的侵彻破坏模式包括:纤维束断裂、微孔洞塌陷、复合材料内部分层、C/SiC与TC4界面分层。随着侵彻速度的增大,剪应力的增加导致C/SiC复合材料的破坏模式从分层向纤维剪切断裂转变,斜裂纹的倾角增加,扩展距离增长。随着侵彻倾角的增大,弹丸面外方向的速度分量降低,TC4后板的弯曲变形量减少,C/SiC与TC4界面分层裂纹的起裂时刻延迟,但分层面积增加。
摘要:飞机复合材料层合板具有轻质、高强等优异性能,广泛应用于飞机机身、机翼等复合材料结构中。复合材料层合板对冲击损伤十分敏感,冲击后易出现分层、断裂等损伤,可能导致严重后果。本研究提出一种具有自传感功能的复材层合板制备方法,将碳纳米管(CNT)分散液均匀分散于树脂中,能够形成导电通路。将其应用于复合材料层合板冲击损伤监测。实验结果表明,碳纳米管分散树脂可与复合材料一体固化成型,制备出具有自监测功能的复合材料层合板,能够有效地监测冲击对层合板的损伤,为复合材料层合板冲击损伤监测提供可行方案。
摘要:本文对复合材料推力裙进行了结构优化。使用ANSYS有限元软件分析了某类新型复合材料推力裙在承受载荷情况下的受力情况,对复合材料推力裙结构进行了三次整体优化,并使用有限元软件对结构优化后的复合材料推力裙进行静力分析。分析发现,结构优化后的复合材料推力裙变形量及应力状态有较好的改善,可为复合材料推力裙的后续设计提供一些参考。
摘要:成功制备了含有预制缺陷的碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料层压板,并利用相同树脂体系的胶膜,通过胶接共固化工艺制备了带有脱粘缺陷的胶接样板。采用超声C扫技术进行了无损检测,确认了缺陷的位置和尺寸。同时,通过光学显微镜和金相显微镜研究了预制缺陷的直径和深度对脱粘缺陷内部形貌的影响,结果表明,缺陷内部形貌可归纳为三种类型:胶膜树脂基本完全填充缺陷内部的树脂填充型;胶膜树脂填充了缺陷内部,但内部存在大型气泡的气体填充型;以及胶膜树脂良好地填充了缺陷内部,然而有大量空隙分布其中的对外扩散型。
摘要:本文对复合材料试样高温力学试验环境下的应变检测方法进行了研讨。归纳出目前较为常用的几种检测方法,着重介绍了电子引伸计和电阻应变计,包括其工作原理、适用范围、注意事项等内容。本文还对电阻应变计所需胶粘剂的特性、固化条件、适用温度等进行了研究总结,并进行相应的试验验证。
摘要:以某型号复合材料压力容器为依托背景,对国产T700大丝束碳纤维及其复合材料性能进行研究。结果表明,国产T700-24K碳纤维拉伸强度为 5660.89MPa ,拉伸模量为 252.24GPa ;国产T700-24K复合材料单向板拉伸强度达到 2744.94MPa ,层间剪切强度为 94.87MPa ;国产T700-24K碳纤维的力学性能优异,工艺性能稳定,能够满足型号产品需求。
摘要:本文通过原材料设计和自动化缠绕成型工艺实现碳纤维复合材料辊的基本性能,通过仿真分析进行受力分析和优化设计,实现碳纤维复合材料辊的结构稳定性。设计制备了碳纤维复合材料辊试验件,试验结果表明,与同体积、同压力的金属辊相比,碳纤维复合材料辊的重量减轻了 62% ,临界转速是相应金属辊的两倍,能耗降低 20% ,单机生产效率提高 30% 。碳纤维复合材料辊的设计满足技术要求,降本增效,提高了产品质量和生产效率。
摘要:本研究针对复合材料夹芯铜网结构在真空导人工艺(Vacuum Assisted Resin Infusion,VARI)中的浸润不均、界面分层成型难点,系统研究了铜网结构和注胶位置对树脂流动行为及最终制品质量的影响。通过设计不同铜网孔径、铜网丝径、铺设方式及注胶位置,分析了树脂渗透率和孔隙率的优化路径。实验结果表明,不同铺层顺序与树脂进料口位置对复合材料制品的影响不显著。铜丝规格对复合材料制品的性能具有显著影响。当铜丝丝径为0.315时,复合材料制品的平均孔隙率最低,其值为1. 46% ;而当铜丝丝径为0.400时,界面结合强度达到最大值,为 24.4MPa 。综合考量各项性能指标,第二组铜网规格为GF1W1.25/0.400的复合材料制品展现出最佳性能。
摘要:本文介绍了高模量玻璃纤维及其化学成分对模量的影响,阐述了配方中不同氧化物的作用机理,并且从玻璃纤维配方的角度对比了高模量玻璃纤维和E-CR玻璃纤维的区别。回顾了高模量玻璃纤维的发展历程,通过分析行业最新的专利介绍了目前的高模量玻璃纤维的研究现状,并提出了未来的发展趋势。风电叶片复合材料是高模量玻璃的主流应用市场,后续应该注重开发高比模量以及可回收的高模量玻璃纤维解决方案。为了拓宽高模量玻璃纤维的应用领域,降低高模量玻璃纤维的成本以及提升其他的功能性是后续的主要工作。
摘要:碳纤维增强树脂基复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳和耐腐蚀性能好、可设计性强等优点,目前广泛应用于体育运动器材和休闲设施中,可有效的提升体育器械的力学性能,增加设施的使用寿命。本文从碳纤维复合材料在体育领域的需求出发,介绍了其在运动器材和休闲设施方面的应用,最后对该材料在未来体育领域发展前景进行了展望。
摘要:复合材料凭借轻质高强、耐腐蚀等特性,被广泛应用于体育器材领域。本文综述了体育器材行业纤维增强塑料的研究进展:碳纤维优化结构显著提升器材稳定性与竞技性能;纤维增强材料减轻重量并延长寿命;复合材料通过抗疲劳与环保性推动行业高效发展。现有研究存在材料性能分析片面、应用缺乏系统性及创新受限(如成本高、工艺复杂)等问题。未来需深化材料综合性能研究,构建全生命周期应用体系,并拓展其在大众体育领域的低成本应用,为技术进展提供参考。
摘要:复合材料传动轴由于具备轻质高强等优越性能,在航空航天、汽车、船舶等领域应用广泛,本文针对国内外复合材料在传动轴的应用进行了探讨,着重对复合材料传动轴的纤维铺层设计、制造工艺、传动轴的连接等方面的国内外学者开展的研究进行综述,并提出,以期为我国同行业研究者开发以碳纤维为代表的轻量化复合材料传动轴系产品提供一定的参考。