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基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型研究进展:热传导行为及层间性能 预览
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作者 曹忠亮 富宏亚 +1 位作者 付云忠 邵忠喜 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期894-900,共7页
纤维增强复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特性,在减重、抗疲劳、耐腐蚀、维修性等方面明显优于传统金属材料,在航空航天、交通运输、国防等领域的应用越来越广泛,其中热塑性复合材料具有高韧性、高冲击性、无限储存周期、可回收... 纤维增强复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特性,在减重、抗疲劳、耐腐蚀、维修性等方面明显优于传统金属材料,在航空航天、交通运输、国防等领域的应用越来越广泛,其中热塑性复合材料具有高韧性、高冲击性、无限储存周期、可回收利用等众多优点。复合材料自动铺放技术成型效率高、自动化程度高,特别适用于大尺寸和复杂构件的制造。同时,热塑性复合材料原位固化技术不断发展和进步,生产效率显著提高,生产成本降低,构件质量得以提升。因此,基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型将会是未来大飞机主承力部件的重要成型方法。然而,热塑性复合材料铺放成型过程经历高温制造,伴随着热力学耦合等相关问题。对于原位固化方法,热源的选择颇为关键,将直接影响铺放成型的效果和效率。在铺放成型过程中,热塑性聚合物分子链受热发生流动,宏观上则是热塑性树脂发生从固态到熔融态再到固态的物理变化。整个成型过程持续时间较短,但又涉及一系列的物理变化,是一个非常复杂的过程,目前已成为国际上高性能热塑性复合材料的研究热点之一。热塑性复合材料纤维铺放成型常用的热源主要包括热空气、激光、超声波、电子束等。其中针对热空气的研究较早,建立了铺层内的热传导理论模型,就铺层基层中温度场展开了许多工作并取得了相应的成果。对激光加热成型获得的铺放构件的诸多研究表明,激光作为热源相比于热空气可以大幅提升层间性能。此外,学者们还提出了不同的理论模型来预测最终的熔合强度,但测试结果显示铺放构件的力学性能不及热压罐固化的构件,进一步的理论和实践探索仍然很有必要。本文主要聚焦基于预浸料自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型工艺,从工艺过程中的热传导行为、铺� 展开更多
关键词 纤维增强热塑性复合材料 纤维预浸料 铺放 原位固化成型 热传递模型 热传导行为 层间性能
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纤维波纹对层间增韧碳纤维/环氧复合材料单向板力学性能的影响 预览
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作者 徐鹏 顾轶卓 +3 位作者 吴臣君 高龙飞 李敏 张佐光 《玻璃钢/复合材料》 CAS 北大核心 2019年第3期49-54,共6页
本文采用层间增韧型碳纤维/环氧预浸料X850,通过碾压预制的面外波纹和预浸料叠层中插入预浸料条两种方法,分别制作了含面内纤维屈曲和面外纤维褶皱缺陷的单向层板,成型固化采用热压罐工艺。对复合材料中的两种纤维波纹进行了表征,并对... 本文采用层间增韧型碳纤维/环氧预浸料X850,通过碾压预制的面外波纹和预浸料叠层中插入预浸料条两种方法,分别制作了含面内纤维屈曲和面外纤维褶皱缺陷的单向层板,成型固化采用热压罐工艺。对复合材料中的两种纤维波纹进行了表征,并对拉伸与压缩性能进行了测试分析。实验结果表明:得到了波纹比不同的复合材料试样,纤维含量一致且无其他缺陷;在所预制的波纹比范围内,面外褶皱对层板的拉伸性能影响较小,压缩性能小幅降低,而拉伸及压缩性能对面内屈曲非常敏感,随波纹比增大,强度、模量及试样的破坏模式均发生显著变化,说明纤维波纹形式对该类缺陷的评估十分重要。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 层间增韧 纤维波纹 面内纤维屈曲 面外纤维褶皱 力学性能
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C/G层内混杂复合材料力学性能的实验研究 预览 被引量:9
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作者 周光明 梁中全 赵谦 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2004年第5期 21-25,共5页
研究了C/G(碳/玻)层内混杂单向复合材料的力学性能,对其拉伸、弯曲、层间剪切、振动阻尼等性能进行了实验研究,并与同样铺层的纯C、G复合材料进行了对比分析.研究表明:C/G层内混杂复合材料可充分利用C、G纤维的各自优点,改善单一材料的... 研究了C/G(碳/玻)层内混杂单向复合材料的力学性能,对其拉伸、弯曲、层间剪切、振动阻尼等性能进行了实验研究,并与同样铺层的纯C、G复合材料进行了对比分析.研究表明:C/G层内混杂复合材料可充分利用C、G纤维的各自优点,改善单一材料的模量、强度、断裂韧性、振动阻尼特性等力学性能,模量预测值与实验值较为接近,强度因影响因素较多,二者存在一定的差异,力学性能随C、G体积分数的变化符合混合律,说明了实验方法的合理性.通过C、G相对体积分数的合理设计可满足结构的实际要求. 展开更多
关键词 混杂复合材料 单向复合材料 力学性能 模量 断裂韧性 体积分数 剪切 振动阻尼 混合 铺层
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植石混凝土桥面沥青铺装层间抗剪性能研究 预览 被引量:1
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作者 任万艳 韩森 +1 位作者 李俊 刘亚敏 《建筑材料学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期111-116,共6页
为了研究植石水泥混凝土桥面板与沥青铺装层层间抗剪性能,采用传统的刻槽、毛面、光面界面类型桥面铺装试件作为对比,测试了0,0.7,1.4MPa这3个竖向荷载作用下,不同界面类型试件的层间极限抗剪强度;分析了0.7MPa竖向荷载作用下,不同界面... 为了研究植石水泥混凝土桥面板与沥青铺装层层间抗剪性能,采用传统的刻槽、毛面、光面界面类型桥面铺装试件作为对比,测试了0,0.7,1.4MPa这3个竖向荷载作用下,不同界面类型试件的层间极限抗剪强度;分析了0.7MPa竖向荷载作用下,不同界面类型试件层间剪应力与剪切位移的关系;研究了温度、水以及冻融循环作用对不同界面类型试件层间抗剪性能的影响,并进一步针对植石界面类型试件,分析了AC-13C,AC-20C与SMA-13沥青铺装层对其层间抗剪性能的影响.结果表明:与另外3种界面类型试件相比,植石界面类型试件具有较大的内摩阻角和黏聚力,其层间极限抗剪强度达到1.0MPa以上,并且残余抗剪强度达到了极限抗剪强度的80%;植石界面类型试件对环境中温度和水的敏感性较低,在冻融循环作用下其层间极限抗剪强度衰减幅度最小;沥青铺装层材料组成对植石界面类型试件的层间抗剪强度具有显著影响,AC-20C和SMA-13沥青铺装层试件的层间抗剪性能优于AC-13C沥青铺装层试件. 展开更多
关键词 植石 水泥混凝土桥面 沥青铺装层 界面类型 层间抗剪性能 耐久性
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z向纱对三维正交复合材料层间剪切性能影响 预览 被引量:2
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作者 孙绯 陈利 +3 位作者 孙颖 张倩倩 张典堂 黄健 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期111-115,共5页
采用置换法增强体成形工艺和树脂传递模塑(RTM)固化工艺制备炭纤维三维正交复合材料。对比研究了不同z向纱体积含量的三维正交复合材料的细观结构、层间剪切性能和破坏形貌。结果表明,基于置换法成形工艺制备的三维正交预制体其3个方... 采用置换法增强体成形工艺和树脂传递模塑(RTM)固化工艺制备炭纤维三维正交复合材料。对比研究了不同z向纱体积含量的三维正交复合材料的细观结构、层间剪切性能和破坏形貌。结果表明,基于置换法成形工艺制备的三维正交预制体其3个方向的纱线具有优异的伸直性;z向纱的体积含量在1%~5%时,对材料的层间剪切强度及模量的增强作用明显;同时,随着固化成型压力的增加,材料的层间剪切强度呈上升趋势,但当压力增大到一定程度,纤维屈曲现象明显,从而降低层间剪切强度的增加幅度;在层间剪切载荷的作用下,材料的主要破坏模式包括纤维的断裂、抽拔以及z向纱与树脂的脱粘,但相应增加z向纱的细度,使z向纱与基体之间的孔隙尺寸减小,可防止材料分层现象的产生。 展开更多
关键词 三维正交复合材料 细观结构 层间剪切强度
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芳纶/聚合物基复合材料层间剪切性能研究 预览 被引量:1
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作者 陈新文 傅向荣 +3 位作者 王翔 王海鹏 田歌 邓小环 《失效分析与预防》 2013年第4期226-231,共6页
按照国内外现行试验方法进行芳纶复合材料层间剪切性能测试,发现试样仅出现大弯曲变形,没有出现层间分层失效模式,推断现有方法无法正确表征和测试芳纶纤维增强聚合物基复合材料的层间剪切强度。通过基于界面元原理的复合材料层合板... 按照国内外现行试验方法进行芳纶复合材料层间剪切性能测试,发现试样仅出现大弯曲变形,没有出现层间分层失效模式,推断现有方法无法正确表征和测试芳纶纤维增强聚合物基复合材料的层间剪切强度。通过基于界面元原理的复合材料层合板试验数值仿真,优化了试样的厚度和试验跨厚比。按照优化参数试验,试样出现了层间分层的正确失效模式,获得了真实的层间剪切强度,并与仿真结果吻合较好。由此,建议修订现有试验方法或建立专门的芳纶复合材料层合板层间剪切强度标准试验方法。 展开更多
关键词 芳纶纤维 聚合物基复合材料 层间剪切性能
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起圈织物增强层合板层间力学性能有限元分析与实验研究 预览 被引量:1
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作者 燕德利 周光明 王佳佳 《材料导报》 CSCD 北大核心 2012年第12期 137-140,共4页
建立了一种起圈织物增强层合板的平拉单胞模型,通过有限元计算预测其平拉强度。研究起圈织物增强层合板的复合成型工艺,制作了符合要求的实验件。对该种材料的短梁剪切、平拉、双面剪切性能进行了实验研究,获得了该材料主要层间力学... 建立了一种起圈织物增强层合板的平拉单胞模型,通过有限元计算预测其平拉强度。研究起圈织物增强层合板的复合成型工艺,制作了符合要求的实验件。对该种材料的短梁剪切、平拉、双面剪切性能进行了实验研究,获得了该材料主要层间力学性能参数,并与传统复合材料层合板的力学性能进行了对比,得出了一些有益的结论,为该材料的性能分析和结构优化奠定了基础。 展开更多
关键词 起圈织物增强层合板 有限元分析 平拉强度 层间力学性能
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碳纤维/SiO_2/聚苯并噁嗪复合材料的制备及性能研究 被引量:1
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作者 廖栋 颜春 +2 位作者 丁江平 李晓拓 刘俊龙 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期 88-90,共3页
以纳米SiO2/聚苯并噁嗪(PBOZ)为基体树脂,与碳纤维(CF)复合,制备了CF/SiO2/PBO2复舍材料,研究了纳米SiO2含量对其弯曲强度、层间剪切强度以及断面形貌的影响。结果表明,纳米SiO2含量为4%时,CF/SiO2/PBO2复合材料的性能... 以纳米SiO2/聚苯并噁嗪(PBOZ)为基体树脂,与碳纤维(CF)复合,制备了CF/SiO2/PBO2复舍材料,研究了纳米SiO2含量对其弯曲强度、层间剪切强度以及断面形貌的影响。结果表明,纳米SiO2含量为4%时,CF/SiO2/PBO2复合材料的性能最好,材料的弯曲强度和层间剪切强度分别达到835和72.1MPa,比不含纳米SiO2的复合材料分别增加了14%和44%。将纳米SiO2含量为4%的CF/SiO2/PBO2复合材料置于沸水中煮24h,处理前后的层间剪切强度和玻璃化转变温度均保持不变。 展开更多
关键词 碳纤维 纳米SIO2 苯并噁嗪 复合材料 层间剪切性能
含环氧-SiC复合微/纳米纤维的层合板制备及其力学性能 预览 被引量:4
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作者 刘玲 黄争鸣 +2 位作者 董国华 袁国青 林刚 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期 20-24,共5页
应用同轴静电纺丝技术制备环氧包覆纳米SiC复合微/纳米纤维,将该复合微/纳米纤维收集成无纺布薄膜引入层合板层间界面并固化成型,研究其对层合板力学性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了微/纳米... 应用同轴静电纺丝技术制备环氧包覆纳米SiC复合微/纳米纤维,将该复合微/纳米纤维收集成无纺布薄膜引入层合板层间界面并固化成型,研究其对层合板力学性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了微/纳米纤维的形貌和结构,并测试了微/纳米纤维薄膜的拉伸性能。应用三点弯曲、短梁剪切和简支式冲击实验测定了层合板的弯曲性能、层间剪切强度和冲击韧性。结果表明,一定厚度及一定SiC含量的微/纳米纤维无纺布薄膜对层合板的力学性能无显著影响。 展开更多
关键词 复合纳米纤维 同轴共纺 层间界面 复合材料 弯曲性能 层间剪切强度 冲击韧性
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改善超高分子量聚乙烯纤维粘合性能的研究 预览 被引量:10
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作者 姜生 晏雄 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 2004年第3期 47-49,共3页
本文旨在分析、探讨超高分子量聚乙烯纤维表面处理的各种方法,如等离子体法、化学试剂氧化法等。通过其表面处理,纤维表面或粗糙度有了提高或携带了极性基团,从而使超高分子量聚乙烯纤维与基体粘合性能得以改善。尤为关注近几年来对... 本文旨在分析、探讨超高分子量聚乙烯纤维表面处理的各种方法,如等离子体法、化学试剂氧化法等。通过其表面处理,纤维表面或粗糙度有了提高或携带了极性基团,从而使超高分子量聚乙烯纤维与基体粘合性能得以改善。尤为关注近几年来对超高分子量聚乙烯纤维的改性新动态. 展开更多
关键词 超高分子量聚乙烯纤维 粘合性能 表面改性处理 等离子体法 化学试剂氧化法
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缝纫对纤维增强复合材料性能的影响 预览 被引量:1
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作者 谢向利 赵龙 《航空制造技术》 北大核心 2003年第6期41-43,共3页
由低速冲击造成的分层是导致纤维增强树脂基复合材料结构发生破坏的主要原因,缝纫则是抑制复合材料分层、提高韧性的有效措施。试验对比了不同缝纫参数对复合材料韧性的影响,并考查了缝纫对复合材料主要面内性能的影响。
关键词 纤维增强复合材料 影响 缝纫 材料韧性 结构破坏 分层 飞机结构
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层间混杂薄壁圆筒抗弯扭特性的实验研究 预览
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作者 吴玲伟 李思简 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第3期 101-105,共5页
对碳纤维与玻璃纤维环氧树脂复合材料,具有0°、±45°层间混杂铺层的薄壁圆筒在弯-扭作用下的力学特性进行了实验研究;解决了试件及其实验专用夹具和测试装置设计与制作的技术问题,本文的方法和结论可为其工程设计... 对碳纤维与玻璃纤维环氧树脂复合材料,具有0°、±45°层间混杂铺层的薄壁圆筒在弯-扭作用下的力学特性进行了实验研究;解决了试件及其实验专用夹具和测试装置设计与制作的技术问题,本文的方法和结论可为其工程设计与实验测试提供有价值的参考。 展开更多
关键词 层间混杂 薄壁圆筒 弯曲特性 扭转特性
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