碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法

碳纤维复合材料(CFRP)具有相对密度小、比强度和比模量大等优点,被广泛应用于航空航天、汽车等领域。碳纤维复合材料在生产和服役过程中容易产生分层缺陷,将严重影响其力学性能。鉴于此,开展了碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法研究。首先,利用超声相控阵检测仪器测量了不同大小和位置的分层缺陷超声A扫描信号;其次,通过设置A扫描信号的闸门,提取闸门内的幅值和深度信息作为表征分层缺陷大小和位置的信号特征;最后,利用提取的幅值和深度信号特征分别构建了分层缺陷的C扫描图像。结果表明,超声相控阵技术对分层缺陷有良好的成像效果,基于深度特征的图像可以准确识别分层缺陷的位置;而基于深度和幅值特征的图像用于识别分层缺陷的轮廓。     

碳纤维复合材料与高强度钢板螺栓连接拉伸性能

以单螺栓单剪连接[0°/90°]4s环氧树脂基碳纤维增强复合材料(CFRP)/高强度钢板(DP980)为研究对象,对接头宽度和端距进行了匹配设计,用试验和仿真手段,分析连接结构在承受拉伸载荷作用时的失效过程和破坏模式.结果表明:接头宽度和端距对接头破坏模式影响很大,接头宽度对接头刚度影响较大,端距对接头刚度影响较小,一定范围内接头宽度和端距对接头强度影响均较大;接头宽度与螺栓孔径的比值≥6、端距与螺栓孔径的比值≥3时,接头强度趋于最大值,并且破坏模式以挤压破坏为主;二次弯曲对CFRP/DP980接头强度影响很大.     

Synthesis of PCL/MWCNT by One-Pot with Microwave-Assistant and Its Mechanical Properties

Polycaprolactone/multi-walled carbon nanotubes nano composite (PCL/MWCNT) was synthesized by a one-pot process with microwave-assistance. The fractured structures, crystalline behaviors and thermal properties of the nanocomposites were investigated with an electronic microscope, an X-ray diffraction device, an infrared spectroscopy, and a differential scanning calorimeter, respectively. A universal testing machine was used to study the mechanical properties of the composites. The results showed that when the content of MWCNT was 0.3 % (m/m), the tensile strength and elongation at break reached the maximum values, and increased from 7.5 MPa and 125 % of neat PCL to 14.8 MPa and 387 %, respectively. With an increase of the MWCNT content, the Young’s modulus continuously increased from 121.5 MPa of PCL to 285.6 MPa. When the MWCNT content was 0.5 % (m/m), the Young’s modulus was ca. 1.4 fold over that of neat PCL, indicating that the addition of MWCNT resulted in simultaneous enhancement of strength, toughness and modulus remarkably.     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备与机械性能

研究了单向短切碳纤维增强锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃陶瓷基复合材料的制备工艺及其对复合材料机械性能的影响．结果表明：短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃陶瓷基复合材料的性能与热压温度、热压保温时间、热压压力有关；随纤维体积含量的不同，复合材料性能存在不同的最佳热压工艺；最佳热压工艺受玻璃陶瓷基体中液相的高温粘性流动行为的影响     

纳米Cu 2O/碳纳米管复合膜电极制备及其光电性能

以铜醇盐为原料,搀杂碳纳米管(CNT)采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃基片上制备Cu2O/CNT薄膜,通过X射线衍射仪,电镜等分析和表征,确定了Cu2O/CNT薄膜的性质和结构;并对CNT 加入量的控制来研究膜阻抗的变化和光电催化性能的改变.通过循环伏安和交流阻抗测试表明Cu2O/CNT复合膜有更低的膜阻抗和优异的催化活性,在偏压-0.5V的条件下膜的光电流可以达到0.15mA. 由此证明了CNT 的搀杂有效的提高膜电极的光电催化活性和电导率.     

碳纤维复合材料胶铆接头静态拉伸和循环拉伸失效行为

对碳纤维复合材料(CFRP)的胶接、铆接、胶铆混合接头进行静态拉伸和循环拉伸疲劳实验,对3类接头的连接强度及失效行为进行分析,预测该接头达到106循环次数时的载荷水平。对胶铆接头中胶接和铆接的贡献进行讨论,分析拉-拉疲劳失效过程中CFRP层合板、胶层、铆钉的相互作用。对3类接头在静态拉伸和循环拉伸下的失效机制进行了总结,提出3种改善铆接强度的方案。结果表明：胶接对胶铆混合接头强度起决定性作用,铆接对接头起到“二次保护”的作用;所研究的CFRP胶铆混合接头,在80%、65%、55%、45%静态最大载荷水平下的疲劳寿命分别为8 174、22 568、95 014、331 916次。在37.1%的载荷水平下该接头的拉-拉疲劳寿命可达10⁶次;铆钉孔的开裂是CFRP铆接及胶铆混合接头的主要失效形式,在铆出侧增加垫片与在铆钉孔表面涂敷结构胶2种方法可提高铆接强度30%左右。     

碳纤维增强水泥复合材料的制备及性能

利用水热热压技术制备了碳纤维增强水泥复合材料，测定了材料的弯曲、压缩、劈裂拉伸、断裂韧性等力学性能，讨论了材料制备的工艺条件、显微结构等对材料力学性能的影响．实验表明，水热热压和纤维增强是改善混凝土一类脆性材料强韧性的有效手段     

利用超声波确定敦煌英莫空窟洞壁力学特性

利用超声检测技术确定出莫高窟北区洞窟的岩壁力学参数。结果表明，洞窟岩壁的纵波波速、横波波速、动弹模随着洞深的增加而增加；洞窟窟顶的力学参数低于洞窟侧壁的力学参数；顺岩层波速高于切层方向波速。     

几种铝翅片机械性能的测试与评价

为了优化空调翅片加工工艺．对5种不同的空调铝箔材料进行力学拉伸实验、杯突试验和弯曲实验,比较这几种铝箔材料的机械性能,分析力学性能、埃里克森值以及厚度变化值．结果表明：材料CC603W和A1200P与其他材料相比,抗拉强度几乎相同,延伸率较大,冲压性能优良,适合铝翅片加工;材料CC438820尽管抗拉强度较大．但延展性较差．不适于翅片加工．     

外加剂对碳纤维砂浆力学性能和结构的影响

利用正交实验法分析了分散剂、减水剂等外加剂对碳纤维水泥砂浆力学性能和结构的影响。实验结果表明,本实验条件下外加剂最佳掺量分别为：甲基纤维素0．1％,硅粉12％,膨胀剂6％,减水剂0．9％,消泡剂0．06％,此时碳纤维水泥砂浆可以获得较好的力学性能;另外,试样压汞试验的孔径分布数据和SEM扫描图像分析表明,外加剂可以改善碳纤维水泥砂浆的孔径分布和表面形态．从而有利于提高材料的力学性能。     

CNTs／PS和CNTs／PEE的制备及性能

通过溶液共混制备了不同碳纳米管(CNTs)质量分数的CNTs/聚苯乙烯(PS)、CNTs/聚醚酯(PEE)复合材料,研究CNTs对复合材料导电性能、力学性能的影响.CNTs的加入可以使复合材料的导电性能得到明显提高,CNTs/PS体系的电导率大于CNTs/PEE体系的电导率.随着CNTs质量分数的增加,CNTs/PS复合材料的断裂强度先增大后减小,在CNTs质量分数为1%时达到最大值,但CNTs/PEE的断裂强度随CNTs质量分数的增加逐渐下降,扫描电镜(SEM)结果显示CNTs在PS中的分散性稍好于在PEE中的分散性.     

碳纳米管的本征微波吸收特性研究

从碳纳米管电磁参数和微波吸收特性的实验结果出发,分析探讨了碳纳米管的本征微波吸收机理,并得出结论:界面极化吸收、多重反射和散射以及螺旋型碳纳米管的手性微波吸收是碳纳米管的主要本征微波吸收机理.碳纳米管的结构缺陷能增强极化效应,从而增加介电损耗;碳纳米管所具有的小尺寸效应、表面效应(比表面积大)、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等有利于其微波吸收.碳纳米管的电容率值远大于磁导率值,碳纳米管是一种介电损耗型吸波介质.     

石墨烯/聚氨酯纳米复合材料的制备及力学性能研究

采用改进的Hummers法制备出氧化石墨烯(GO),并用苯基异氰酸酯对其功能化,接着将功能化的氧化石墨烯(iGO)与4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行超声混合得到均匀混合液,再将混合液与聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、1,4-丁二醇(BD)在DMF溶剂中进行原位聚合制备iGO/热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料(GO-TPU),同时在相同条件下合成PU以供对比.采用XRD、FT-IR、XPS、Raman光谱、SEM和万能拉伸试验机对GO的功能化效果及GO-TPU的性能进行了表征.结果表明:苯基异氰酸酯成功接枝于GO表面,iGO在TPU基体中分散均匀,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均随GO含量的增加表现为先增大后减小的变化规律,当iGO的质量分数为1%时GO-TPU的拉伸强度和断裂伸长率均为最大值,分别为4.26 MPa和500%,与纯TPU相比,分别提高了127.1%和27.3%.     

Fe-1.5C-1.5Cr-2.0Al超高碳钢的等温组织及力学性能

利用XRD、SEM、TEM、维氏硬度计和拉伸试验机对Fe-1．5C-1．5Cr-2．0Al超高碳钢经300℃等温淬火后的组织及力学性能进行了研究．组织观察与分析表明，等温淬火组织为超细下贝氏体铁素体、残余奥氏体和未溶渗碳体，并随等温时间延长，残余奥氏体体积分数减少，组织细化程度增加．研究发现：等温淬火2—10h，屈服强度为1411—1568MPa，抗拉强度为1632—1744MPa，总延伸率为6．9％～8．5％，硬度为515—532HV。随等温时间的延长，强度和硬度升高，塑性下降．     

焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋力学性能的影响

超大跨拱桥钢管拱肋本身对温度比较敏感,且误差累积效应明显,因此拱肋在焊接施工过程中的焊接缺陷对结构性能产生的不利影响将十分突出,甚至威胁结构安全性。为研究焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋整体力学性能影响,采用ANSYS有限元软件分析了拱肋钢管焊接残余变形大小与分布,并引入结构整体分析当中,得到了焊接残余变形对整体结构的影响规律,并从拱肋焊接制造方面提出了减小焊接变形的具体措施。结果表明：钢管-钢管对接焊接沿轴向焊接残余变形最大,为1.26mm;焊接缺陷使拱肋最大节点变形与最大杆件内力分别增大34.6%和22.9%;提出的施工措施对类似500m级拱桥工程减小焊接变形具有一定的指导性作用。     

电泳沉积羟基磷灰石/碳纳米管复合涂层

采用电泳沉积的方法在医用金属钛表面沉积纳米羟基磷灰石(HA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合涂层.力学拉伸实验表明,所制备的纳米HA与MWCNTs的复合涂层可显著增强其与基底材料的结合力.体外细胞培养试验证明,电泳沉积制备的复合涂层具有良好的生物相容性.可望成为一种新的综合性能良好的硬组织生物材料.     

基于BP神经网络的股线力学性能数值预报

基于股线的参数，建立了S形函数连接的BP神经网络模型。采用Levenberg-Marquardt优化算法，用MATLAB6．1进行仿真，对股线的拉伸力学性能进行了预报。预报结果与实验结果吻合良好。     

不同配合比下玄武岩纤维水泥砂浆的流动度及力学性能

为研究玄武岩纤维增强水泥砂浆（Basalt Fiber Reinforced Cement Mortar,BFRCM）在不同配合比下的流动度和力学性能,通过改变水灰比、长短纤维混掺比例及添加减水剂来改变配合比,设计了2种纤维长径比、7种玄武岩纤维体积分数、3种水灰比、3种减水剂质量分数共制备了14组BFRCM试样。研究了不同配合比下BFRCM的流动度、抗压强度及抗折强度,通过峰值荷载后BFRCM的荷载-位移曲线的归一化处理量化分析了试样断裂后BFRCM的断裂韧性。结果表明,BFRCM的流动度随着玄武岩纤维体积分数的增加、水灰比的降低、减水剂的减少以及短纤维占比的增加而降低。水灰比的增加对BFRCM的抗压强度影响较小,且会降低其抗折强度。减水剂的应用对BFRCM的抗压、抗折强度存在一定的负面影响。长短玄武岩纤维的混掺能够通过其协同效应有效提升BFRCM的抗压和抗折强度,然而过多的短纤维占比会减弱玄武岩纤维对BFRCM的增强效果。增加玄武岩纤维体积分数、 提高水灰比均能在一定范围内提升BFRCM峰值荷载后的断裂韧性。然而,长短纤维混掺中短纤维占比的增加和减水剂的应用则对BFRCM峰值荷载后的断裂韧性产生负面影响。     

Study on the Mechanical Properties of Carbon Nanotube/Polyacrylonitrile Composite Fibers

The method of preparing the multi-walled carbon nanotubes (MWNTs)-polyacrylonitriIe (PAN) composite fibers is described and the effects of draw ratio on the mechanical properties of CNT/PAN fibers have also been discussed. The results show that the degrees of MWNTs dispersion in the polymer matrix have much effect on the mechanical properties.