炭化对聚丙烯腈/酚醛基炭/炭复合材料结构和力学性能影响

由湿法叠涂制得的聚丙烯腈(PA N )/酚醛基碳/碳(C/C )复合材料在高性能结构材料领域具有应用潜力.为了了解炭化步骤对聚丙烯腈/酚醛基碳/碳复合材料结构和力学性能的影响 ,进行了层间断裂韧性(模式Ⅱ)测试.由于结构特征与裂纹形成机理的相互关系对C/C-SiC复合材料的制备很重要 ,采用阿基米德方法、扫描电子显微镜(SEM )和三点弯曲试验对复合材料的结构进行表征.实验结果显示 ,碳/碳(C/C)试件的层间断裂韧性为碳纤维增强酚醛塑料(CFRP)试件的59.7%.     

改性单板力学性能研究

通过对不同厚度单板采用不涂胶、涂胶、压力浸胶处理，研究单板热压后的力学性能与密度 之间关系，以及单板在不同工艺条件下的纵横向力学性能。基于纤维增强复合材料的混合模型和层 合板刚度理论，构建单板涂胶和压力浸胶热压后的弹性模量物理模型和数学模型。结果表明：(1)随 着单板中胶黏剂固化和单板被压密实，单板的横向弹性模量可提高3倍。(2)随着密度的增加，单板 涂胶和压力浸胶热压后的纵向弹性模量的增加幅度不及无胶单板热压后的增加幅度。(3)涂胶单板的 横向弹性模量模型在模拟实际情况时要乘系数k，此次实验k为0.76较为合适。(4)将加压浸胶单板中 的胶层分为10层、单板分为11层能较好地模拟加压浸胶单板的弹性模量，纵向弹性模量模拟值较实 测值小5.8 %，横向弹性模量模拟值较实测值小1.7 %。     

炭化对聚丙烯腈/酚醛基炭/炭复合材料结构和力学性能影响（英文）

由湿法叠涂制得的聚丙烯腈(PAN)/酚醛基碳/碳(C/C)复合材料在高性能结构材料领域具有应用潜力.为了了解炭化步骤对聚丙烯腈/酚醛基碳/碳复合材料结构和力学性能的影响,进行了层间断裂韧性(模式II)测试.由于结构特征与裂纹形成机理的相互关系对C/CSiC复合材料的制备很重要,采用阿基米德方法、扫描电子显微镜(SEM)和三点弯曲试验对复合材料的结构进行表征.实验结果显示,碳/碳(C/C)试件的层间断裂韧性为碳纤维增强酚醛塑料(CFRP)试件的59.7%.     

短纤维增强脆性基复合材料破坏过程和力学性能研究

 研究短纤维增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能和破裂机理。采用基于细观损伤力学基础上开发的针对材料破坏过程的数值分析软件,考虑材料细观非均匀性,对复合材料的变形、损伤直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明,加入短纤维后,材料试件的强度和韧性都比基体材料显著提高。短纤维强度的变化对复合材料试件的强度和刚度没有明显影响;而短纤维弹性模量的变化对复合材料试件的强度、刚度和韧性均影响明显,随着短纤维弹性模量的增加,复合材料试件的强度和刚度不断增加,但韧性却逐步降低。     

固化工艺对纤维缠绕炭纤维增强复合材料力学性能的影响

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,研究了固化工艺对纤维缠绕炭纤维增强复合材料力学性能的影响。对试验结果进行了极差分析和方差分析,结果表明,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;后固化温度下的保温时间对试件力学性能影响最大;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。     

成型工艺条件对MCMB/石墨复合材料性能的影响

为确定MCMB/石墨复合材料双极板模压成型工艺参数,采用w(MCMB):w(石墨)=9:1组成的复合材料制备一组试件并测试其性能.详细分析了不同模压成型压力和烧结温度等工艺参数对MCMB/石墨复合材料的电阻率、抗弯强度和抗压强度的影响,并简要分析了其形成的机理.结果表明:MCMB/石墨复合材料的电阻率和力学性能存在互斥性;MCMB/石墨复合材料双极板模压成型工艺的模压成型压力为3～4 MPa,烧结温度为900℃.     

三维编织碳/碳复合材料高温力学及疲劳试验研究

在大气环境下,对有抗氧化涂层的非切边和切边三维(3D)四向碳/碳复合材料在室温、800和900℃下进行编织纵向拉伸试验,得到了相应工况下的弹性模量、拉伸强度以及应力-应变曲线;在800℃下对两种试件进行编织纵向拉/拉疲劳试验,得到了疲劳寿命数据以及剩余刚度随循环载荷的变化规律。采用扫描电子显微镜(SEM)对破坏后的试件断口进行观察研究,分析材料拉伸破坏机制以及疲劳破坏机制。结果表明:三维四向碳/碳复合材料的拉伸强度和弹性模量随着温度的升高而增大,非切边试件的力学性能优于切边试件;三维四向碳/碳复合材料剩余刚度随循环载荷先增加而后减小;材料的拉伸破坏形式以纤维拉伸为主,温度升高后,断口出现纤维束成簇拔出现象,疲劳破坏形式以纤维拉伸为主并伴随一定的纤维簇拔出和基体分层现象。     

SiC颗粒增强铝基复合材料断裂韧性的研究进展

介绍了SiC颗粒增强铝基复合材料断裂韧性的研究现状,着重分析了基体合金成分、SiC颗粒体积分数、颗粒粒度形貌、界面性质以及热处理工艺对复合材料断裂韧性的影响,并对SiC复合材料的研究进行了探讨和展望。     

含预埋元件热塑性复合材料共固化智能结构失效行为

预埋金属连接件并与碳纤维增强热塑性复合材料共固化是实现航空航天、汽车等重要工程领域结构高性能轻量化和智能化设计的有效手段之一,能够有效避免复合材料钻孔带来的力学性能损失以及纤维不连续引起的局部应力集中。该研究将金属连接件预埋入碳纤维/PA6预浸料,采用热压成型工艺制备共固化复合材料结构,考察预埋元件周围纤维连续与不连续结构形式对复合材料结构力学行为的影响,结合超声检测技术,分析智能连接结构损伤破坏模式,并建立相对应的有限元模型,探究因局部纤维结构形式不同所带来的复合材料力学性能和失效行为的差异。结果表明：预埋金属件周围的局部纤维结构形式对碳纤维增强热塑性复合材料的力学性能影响不大,但会带来不同的复合材料失效模式。     

TEAS-DAIE树脂基玻璃纤维复合材料性能的研究

四（3-乙炔苯胺）基硅烷（TEAS）具有合成简单、溶解性好、固化温度低且固化后耐热性好等优异的性能,但以其作为基体树脂制得的玻璃纤维增强复合材料的力学性能较低。将双（N-间乙炔基苯基邻苯二甲酰亚胺）醚（DAIE）与四（3-乙炔苯胺）基硅烷（TEAS）以适当的比例混合,制得复合材料基体树脂,即TEAS-DAIE。用TEAS-DAIE与玻璃纤维复合制得复合材料,并研究了该复合材料的耐热性、力学性能、介电性能、吸水性、断面形貌等。结果表明:复合材料具有优良的力学性能,其在常温下的弯曲强度为385.7 MPa,240℃下的弯曲强度达到373.1 MPa,保留率为96.7%,玻璃化转变温度362.5℃;复合材料具有优良的耐水性能和介电性能,常温下材料在水中浸泡96 h,其吸水率为1.06%,介电常数（ε）为3.95,介电损耗角正切值（tanδ）为5.73×10^-3。     

泡桐木夹层结构材料的力学性能

选用泡桐木为原料,制备出夹层结构用泡桐木绿色夹芯材料,其木质纤维具有天然蜂窝形状,结构类似于目前航空航天领域常用的蜂窝芯材;泡桐木芯材除密度略高于Balsa轻木外,其他力学性能测试指标均优于轻木,同时在价格上占有绝对的优势。采用真空导入成型工艺,成功制备出轻质高强的泡桐木夹层复合材料,通过不同跨高比试件的三点与四点弯试验,研究其典型受力破坏形态与机制;利用经典夹层梁理论预估试件抗弯刚度和受弯极限承载力,理论值与实测值符合较好,并以此为基础,提出了基于强度的优化设计方法。     

真空熔烧Ni基合金涂层的力学性能研究

为了得到Ｎｉ基合金涂层抗拉性能,对采用不同温度制备的真空熔烧Ｎｉ基合金涂层进行了抗弯性能试验。通过测量和计算,取得了Ｎｉ基合金涂层的抗弯强度及其随熔烧温度提高而变化的规律。由钢基体和Ｎｉ基合金涂层组成的弯曲试样实质上是复合材料。根据对Ｎｉ基合金涂层杨氏弹性模量的测定,按复合材料模型计算了抗弯强度。试验结果表明,真空熔烧Ｎｉ基合金涂层具有相当好的弯曲强度。     

不同活性掺合料RPC力学性能试验研究

为了研究不同活性掺合料的活性粉末混凝土(RPC)在不同养护温度条件下的基本力学性能,分别对24组不同养护温度、不同活性掺合料的RPC试件,进行抗压强度和抗折强度试验。结果表明:同一种活性掺合料替代硅灰比例相同时,高温养护条件下的RPC试件力学性能优于常温养护条件下的RPC试件;在相同温度下,不同活性掺合料替代硅灰比例为40%~60%时,RPC试件抗压强度大小依次为:粉煤灰微硅粉石英砂;活性掺合料种类和替代硅灰比例的改变对RPC试件抗折强度影响不是很大;钢纤维的掺入对RPC试件的强度有一定的提高作用。     

钛合金蜂窝平板声载-静载联合加载设计与试验

为考察钛合金蜂窝声衬在噪声载荷与气动压力联合作用环境下的疲劳特性,根据蜂窝声衬的受载特征,提出了一种声载-静载联合试验方法,利用大气与真空舱之间的压力差来实现声衬的等效气动力加载,设计并制造了抽真空机械组件对试件非受声面抽真空,解决了行波管中施加静力载荷难的问题.针对两类高度不同的钛合金蜂窝声衬平板件,开展了10 h的声载-静载联合疲劳试验.试验结果表明:两类钛合金蜂窝声衬试件一阶共振频率均没有发生的明显变化,说明试件的整体刚度在试验前后没有发生改变.无损检测结果表明:蜂窝芯较高的钛合金声衬平板试件中部分出现了局部脱焊.     

内置不同型钢的钢管混凝土组合构件横向冲击性能

在ABAQUS软件中建立了内置型钢的钢管混凝土组合构件横向冲击数值模型,通过已有横向冲击试验对模型的正确性进行了验证.对比了三种不同内置型钢对钢管混凝土构件横向冲击性能的影响,分析了组合构件冲击过程中的跨中挠度、冲击力和截面弯矩,讨论了型钢参数对构件抗冲击性能的影响.结果表明:内置型钢可以减小钢管混凝土构件在横向冲击荷载作用下的整体变形,提高其抗冲击性能;当型钢含钢率相同时,内置工字形型钢组合构件的抗冲击性能最好;内置型钢的截面形式对组合构件的弯矩分布影响显著;当型钢含钢率一定时,构件的抗冲击能力随着型钢腹板高度的增加逐渐提高,开展的型钢截面形式对抗冲击性能更有利;角钢的分布位置对构件的抗冲击性能有一定影响,构件的抗冲击性能随着型钢含钢率的增加而增强.     

Void Morphology in 3-D Braided Preform/phenolic Composites

Improved Resin Transfer Molding (RTM) technology and equipment were established.Void content and morphology of the 3-D braided preform/phenolic composite were investigated using different RTM processes.The results showed that void content of the vacuum and compression co-assisted RTM process was the lowest.Void morphologies of the specimen cross-section were analyzed with metallographic microscope.In traditional RTM process,the crack of cross-section was in evidence.In vacuum assisted RTM process,the void s...     

硅氧烷低聚物改性EP固化机理及表面性能研究

为改善EP的表面性能,利用合成的星型端硅氧烷低聚物(TPSi)对环氧树脂(EP)改性,通过溶胶-凝胶技术固化复合体系.研究了复合体系的固化机理及表面性能.结果表明:TPSi改性EP的复合体系中,存在着3种固化机理.当TPSi含量不超过30%时,3种不同机理固化反应的发生导致体系的相容性增加.与EP-胺固化样相比,改性后试样的临界表面张力增加.偶联剂(KBE-9103)的加入,TPSi改性固化体系表面张力增大.     

水韧处理对TiC基高锰钢结合金组织与性能的影响

研究了水韧处理对TiC基高锰钢结合金力学性能的影响,并通过分析合金在处理前后显微组织结构和微区成分的变化,阐述了其中的内在关系.经过1 050℃×6h水韧处理后,真空烧结试样的抗弯强度和冲击韧性分别提高了154.6%和125.3%;低压烧结试样则分别提高了61.81%和45.38%;真空烧结+低压烧结试样也分别提高了65.59%和32.90%.研究结果表明,水韧处理能够显著提高烧结态TiC基高锰钢结合金的抗弯强度和冲击韧性.     

考虑真空加载过程的钉形搅拌复合地基固结解析解

考虑真空负压力随时间变化，推导出真空预压下钉形水泥土搅拌桩复合地基的固结控制方程和求解条件。将固结方程和求解条件进行函数变换，基于双层地基一维固结理论求解出桩间土和复合地基加固区中的平均超静孔隙水压力，然后获得了钉形搅拌桩复合地基的整体平均固结度。通过与数值模拟结果的比较，验证了固结解析解的合理性。利用提出的固结解析解，分析了桩置换率、扩大头尺寸、桩间土刚度及真空加载参数等因素对复合地基固结的影响。研究结果表明：真空下钉形搅拌桩复合地基的固结速率随桩置换率、扩大头高度和其下桩间土压缩模量的增加而增大，固结前期固结速率随扩大头半径的增加而增大，固结后期则影响很小。真空加载过程对复合地基的固结过程几乎没有影响。     

水泥稳定碎石强度影响因素

为了揭示水泥稳定碎石强度形成机理及影响因素,分别采用静压成型方法和振动试验方法成型试件,通过室内试验,研究试件成型方式、水泥剂量、级配类型和密实度对水泥稳定碎石强度的影响规律。结果表明:成型方法对试件结构尤其是矿料级配及矿料排列影响很大,振动法成型试件28 d后强度接近于静压法的2.54倍;水泥剂量(质量分数)对初始强度影响效果不明显,水泥剂量小于5%时,对水泥稳定碎石极限强度影响显著,水泥剂量超过5%时,水泥剂量增加1%时极限强度提高不超过10%;骨架密实型水泥稳定碎石比悬浮密实型初始强度约增大19%,后期强度约增大10%;试件密度提高1%,水泥稳定碎石强度至少提高11%;龄期28 d前水泥稳定碎石强度增长较为显著,龄期达到28 d时,水泥稳定碎石强度可达到极限强度的75%以上。