复合材料固化过程中温度及应变场分布的解析解

针对复合材料层合板结构件的制造工艺过程,建立简化的一维层合板结构件的瞬态热传导方程;基于典型的固化工艺曲线,推导出复合材料层合板结构件固化过程中的温度场分布函数,并建立固化过程中的过余温度和Biot数以及Fourier数的关系;绘制出层合板结构件厚度方向在典型固化工艺方案下中心线上过余温度场的分布图,然后基于温度场分布计算出层合板结构件在固化过程中导致的内部应变场分布。研究表明:在升(降)阶段,中心温度和边界温度相差不大;在保温阶段,结构件内部温度出现显著的滞后现象。     

超混杂复合材料ARALL-A热压罐成型工艺研究

介绍了超混杂复合材料A－RALL-A热压罐成型工艺。着重研究了预浸布制备、铝板预处理、A－RAL－A压制的工艺参数。试验表明,所述成型工艺是可行的,对其它超混杂复合材料制造有参考价值。     

T700/QY8911缝合复合材料细观力学模型研究

建立了两种缝合复合材料单层细观力学几何模型。通过考虑缝线引起面内纤维弯曲角度的梯度渐变分布和纤维弯曲区域宽度的范围,以T700/QY8911缝合复合材料为例,用细观力学方法和数值积分方法分别计算了两种模型的弹性常数和拉伸强度。计算及试验结果表明,缝合引起的面内纤维弯曲变形导致了复合材料纵向弹性常数下降;无论增强纤维最大弯曲变形程度为何值,当纤维弯曲区域宽度越小,纤维弯曲区域宽度对纵向弹性模量的影响越大;即缝线引起纤维在针脚附近只有部分纤维发生弯曲变形比纤维全部发生弯曲变形得到的结果更准确。     

复合材料基体固化成型工艺综述

树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能优良、工艺性能良好及具有可设计性等特点,一直受到工业界的重视,各种复合材料产品被应用到各行各业,尤其是在航空航天领域。复合材料从原材料到形成制品的过程,都需经过固化与成型,方法已经有几十种。文中介绍了国内外复合材料主要的基体固化方法、成型工艺和相关研究;固化方法主要有热固化、辐射固化与微波固化等,成型工艺主要有模压成型、渗透成型、缠绕成型与拉挤成型等;同时,对工艺研究与应用也进行了展望。     

复合材料整体成型关键技术现状分析研究

复合材料具有减轻结构重量,适合整体成型,提升结构安全性,降低生产成本等诸多优势,目前复合材料已经成为航空工业的研究热点,未来航空市场的竞争,很大一部分也是先进复合材料应用的竞争,目前在这块市场上,我国的基础实力较为薄弱,而发达国家对于先进的复合材料技术对我国高度保密,因此充分利用专利信息,研究复合材料整体成型技术的发展现状具有非常重要的意义。本文从专利的角度对航空复合材料整体成型技术的应用进行了分析,并从几个关键技术点上进行重点专利分析,以期能给复合材料的研发应用提供指导。     

光纤传感器监测复合材料固化成型过程

光纤是一种重要的新型的信息传感材料 ,用预埋光纤的方法监测高分子基复合材料的固化过程是把智能材料与结构引入传统材料生产过程的尝试 ,将有利于传统材料的发展。该文阐述了光纤监测复合材料成型过程的原理和可行性 ,研制了两种分别依据相位调制和强度调制的光纤传感器 ,监测复合材料固化过程中的内部变化历程 ,监测结果比较灵敏、精确 ,为光纤智能技术的发展开辟了新的方向     

复合材料广义热弹性问题格点型有限体积法研究

基于Lord-Shulman(L-S理论)、Green-Lindsay(G-L理论)及经典热弹性耦合理论(T-C理论),本文发展了一种适用于二维复合材料广义热弹性问题的格点型有限体积法(CV-FVM).运用交错网格技术,待解变量存储在单元节点,物性参数存储在单元中心,控制方程空间项采用双线性四边形单元进行离散,时间项采用欧拉隐式进行离散.针对均质无限大方板热冲击问题,本文对CV-FVM进行了数值验证,计算结果表明,本文发展的数值方法可以很好地捕捉热波波前和弹性波前的温度阶跃特性及热弹耦合特征.本文采用CV-FVM进一步研究了不同梯度系数p下钛合金/氮化硅复合板的热冲击问题,发现L-S理论复合板p=1时预测的功能梯度界面应力最小;T-C、G-L理论下,复合板p=10时预测的功能梯度界面应力最小,不同耦合理论选系数p对界面热弹性行为影响规律并不相同,并非材料线性分布(p=1)时界面应力幅值最小.本文发展的CV-FVM可作为复合材料热波问题和广义热弹性问题求解的一种备用工具.     

EP/CF复合材料成型工艺分析

文章主要针对环氧树脂/碳纤维复合材料的相关内容进行了介绍,通过对其材料特点、成型工艺以及实际的应用等方面进行论述,阐释了在未来,复合材料成型技术必然成为时代的主导。     

铜/石墨复合材料热变形行为研究

通过Gleeble-3500热模拟试验机对铜/石墨复合材料进行热压缩试验,研究变形温度为700～850 ℃、应变速率为0.001～1.000 s^-1时该复合材料的热变行为。通过光学显微镜研究复合材料显微组织的演变,根据实验数据构建该复合材料的本构方程和热加工图。使用Zener-Hollomon参数模型对该复合材料的流变应力进行研究。研究发现,铜/石墨复合材料的流变应力随着应变温度的升高而降低,随应变速度的增大而增大。计算得出该复合材料的热变形激活能为463.02 kJ/mol,表明材料具有良好的成形能力。通过构建的本构方程验证了最大应力的吻合性,发现计算值和试验值的误差在9.5%以内,说明该方程对复合材料的流变行为具有指导作用。热加工图表明了该复合材料的适宜加工温度为780～820 ℃,变形速率为0.050～0.100 s^-1;变形温度为830～850 ℃时,变形速率约为0.001 s^-1。     

AlN/MAS微晶玻璃复合材料的热物理性能

通过X射线衍射、扫描电镜和热物理性能测试,研究AlN引入量和温度对在900～1000℃真空热压烧结制备的AlN/MAS玻璃陶瓷复合材料热物理性能的影响。研究结果表明:复合材料的热膨胀系数随着AlN引入量和测试温度的增加而增加;热导率随着AlN引入量的增加而增加;随着测试温度的升高,复合材料的热导率随着AlN引入量的变化呈现不同的特征;AlN引入量为20%(体积分数)时,样品的热导率随着测试温度的升高而升高,表现出明显的非晶态物质的导热特性;AlN引入量为50%时,样品的热导率呈现先升高后稍许降低的导热特性。     

先进树脂基复合材料微波固化过程数值模拟

在深入分析玻璃纤维/环氧树脂复合材料微波固化过程的基础上,结合电磁学、传热学及固化动力学理论,建立了一个含有2项内热源的电磁场 温度场 固化度场耦合模型,基于该多物理场耦合模型,对玻璃纤维/环氧树脂复合材料NOL环的微波固化过程进行了仿真模拟,将仿真结果与传统热固化过程进行了对比研究, 得到结论为：微波固化方式较传统热固化方式缩短了复合材料达到既定固化温度的时间,降低了复合材料NOL环内部的固化度分布梯度,有效改善了固化均匀性。复合材料微波固化过程数值模拟的实现,为微波固化技术的研究提供了一种可行的方法途径。     

球体表面受任意周期热扰动时非傅里叶导热的求解与分析

为研究球体表面遭受任意周期温度变化这类非傅里叶传热情形下的热波传播特性,采用双曲线型热传导方程来描述该超急速热传导问题。首先,利用分离变量法和Duhamel积分原理,得到了球体表面温度突然变化时和以简谐规律周期变化时这两种情况下的解析解;然后,在此基础上应用傅里叶级数展开法和叠加原理,获得了球体表面温度任意周期变化时的非傅里叶热传导的温度场。利用得到的解析表达式进行数值模拟,分析了不同热松弛时间、不同时刻和不同位置对温度响应的影响,讨论了非傅里叶热传导模型所给出的温度响应与傅里叶热传导模型的差别。结果表明:非傅里叶热传导模型所给出的温度响应曲线存在一系列有序的阶跃点,其响应的幅值随着热松弛时间的减小而减小。这种方法能够处理许多在生产实际中具有周期边界条件的非傅里叶热传导问题。     

复合材料长桁共固化成型工艺研究

复合材料长桁种类主要包括“工”字长桁;“T”字长桁;“Ω”长桁等.长桁制造工艺采“复合式铺叠”,通过整体定位实现壁板及长桁共固化成型,各种长桁共固化成型完全采用数字化制造定位盖板,制造工艺上完全实现数字化在复合材料成型上的应用,使用该成型工艺保证壁板的成型质量及轮廓尺寸;长桁内部及外观质量;长桁行位公差有标志性的提高;整体构件质量.     

HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料的力学性能

采用干粉叠层法和热压工艺制备HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料,使用三点弯曲法测定HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料试样的抗弯强度和弹性模量,并借助扫描电子显微镜对试样对表面形貌和微观结构进行观察和表征,利用场发射高分辨扫描电子显微镜对试样进行元素线扫描分析.研究结果表明:通过控制HA粉末的含量(体积分数)在20%～40%之间时,所得复合材料的抗弯强度和弹性模量分别与人体骨的强度和模量相匹配,得到生物力学相容性好的复合材料;HA/316L不锈钢复合材料各梯度层之间过渡自然,没有明显的宏观界面、缺陷和裂纹等,梯度层内部和界面处两相分布均匀,且各成分均呈现连续的梯度分布,界面结合紧密.     

PPTA/尼龙-1010分子复合材料热行为与力学性能的研究

采用共沉淀法制得了 Ｐ Ｐ Ｔ Ａ／ 尼龙－ １０１０ 分子复合材料,并对其熔融特性、拉伸性能作了测试。结果发现由于 Ｐ Ｐ Ｔ Ａ 的加入,可以提高尼龙－ １０１０ 熔点和结晶温度,提高尼龙－ １０１０ 的拉伸强度和模量,并对 Ｐ Ｐ Ｔ Ａ 增强尼龙－ １０１０ 的机理进行了初探。     

Al65Cu20Fe15准晶颗粒/Al基复合材料在热压过程中的组织变化

利用透射电子显微镜(TEM)、电子探针、X射线衍射仪等微观分析技术,研究了Al65Cu20Fe15准晶颗粒／Al基复合材料在不同热压工艺条件下的显微组织结构,以探明组织结构的变化对该新型复合材料性能的影响．结果表明,在热压扩散相变过程中,随热压温度的升高,准晶相中首先产生大量的微畴缺陷,某些方向上原子呈周期性排列,最后,转变为ω-Al7Cu2Fe晶体相．热压时间和颗粒体积分数对颗粒的组织结构影响不明显．     

石墨/聚醚醚酮复合材料的制备及其性能研究

采用快速热压烧结法制备了纯聚醚醚酮(PEEK)及石墨改性聚醚醚酮(GP/PEEK)复合材料。对比探究了纯PEEK和GP/PEEK复合材料的硬度、导热性能、摩擦学性能及抗摩擦静电性能等。结果表明：GP的加入虽会降低GP/PEEK复合材料的邵氏硬度,但显著提高了GP/PEEK复合材料的导热系数。同时,GP的加入也会影响复合材料的摩擦学性能。GP/PEEK复合材料的摩擦因数均低于纯PEEK材料,当石墨质量分数为15%时,15%GP/PEEK复合材料的减摩性较纯PEEK提高了59.5%;但GP/PEEK复合材料的耐磨性较纯PEEK下降。GP/PEEK复合材料的磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主。当石墨质量分数15%时,15%GP/PEEK复合材料的摩擦静电现象几乎全部消失。     

SiC_W／ZTA（Y）陶瓷基复合材料致密化过程的研究

用粉末冶金制备ＳｉＣＷ／ＺＴＡ（Ｙ）复合材料．致密化是工艺的关键．本文研究了ＳｉＣＷ／ＺＩＡ（Ｙ）陶瓷基复合材料热压致富化的基本过程，发现晶须补强陶瓷基复复合材料的致密化可分为快速致富化、致富化减速、趋于终极密度等三个阶段．分析发现，热压工艺对陶瓷复合材料的终极密度有重要的影晌．虽然ＳｉＣ晶须对陶瓷材料有良好的补强作用，但晶须的存在明显地阴碍复合材料的致密化．优化热压工艺就可以获得致富化程度高、基体晶粒不粗化的陶瓷复合材料．     

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料基体固化体系的研究

采用差示扫描量热法(DSC)分析了不同固化剂配方体系的乙烯基酯树脂固化反应特征,研究了固化放热量、固化程度及其浇铸体力学性能的关系,并对模压和拉挤成型碳纤维复合材料的力学性能进行评价,结果表明联用固化剂可使固化温度范围变窄,提高固化放热量.放热量能基本反映树脂的固化程度,直接影响浇铸体及复合材料的力学性能.