摘要:对三种纤维复合材料用环氧树脂(TDE-85、AG-80和AFG-90)的力学-热学性能关系进行了研究。通过差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TG)和动态热机械分析(DMA)表征固化行为与热稳定性,结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)追踪固化过程,利用万能试验机测定力学性能,并通过扫描电镜(SEM)解析断裂形貌。结果表明,3种树脂体系均固化完全,其中TDE-85、AG-80、AFG-90树脂体系拉伸强度均低于 50MPa ,断裂伸长率低于 5% ,玻璃化转变温度分别为 7 253°C 和 205°C ,热分解温度依次是 283°C 、332℃和 311°C 。
摘要:以双马来酰亚胺树脂为基体材料,高强玻璃纤维为增强材料,通过热熔预浸工艺制备了厚度为 0.1mm 的预浸料,对预浸料的理化性能及复合材料力学性能进行研究。结果表明,预浸料工艺性良好,粘性等级为2级,复合材料玻璃化转变温度( tanδ 峰值)为 400°C ,单向板 0° 拉伸强度为 1419.42MPa , 90° 拉伸强度为47.76MPa ,弯曲强度为 1542.46MPa ,层间剪切强度为 67.97MPa ,复合材料耐热性能及力学性能优异。关键词:高强玻璃纤维;双马来酰亚胺树脂;预浸料;耐热性;复合材料;力学性能
摘要:本研究以莫来石2.5D纤维织物为增强体,使用溶胶凝胶法通过多次渍铝溶胶-凝胶化-高温热处理的方式制备了莫来石纤维增强氧化铝基复合材料,材料的密度为 2.14g/cm3 。对氧化铝溶胶的烧结特性进行研究,在1000°C 时可生成 ααAl2O3 ,体积收缩率为 57.2% 。对材料的微观结构和力学性能进行分析,断裂方式主要为韧性断裂,弯曲强度为 82.1MPa 0
摘要:过渡金属硫化物在电催化领域具有重要的应用潜力,因此其合成工艺优化与性能调控备受关注。本研究采用微波水热仪,通过两步水热工艺制备过渡金属硫化物-镍金属复合材料。为探究各种因素对合成产物结构与性能的影响,设计如下实验方案:分别调控金属盐浓度(0.01、0.015、0.03、0.045) mol?L-1 、氟化铵浓度(0.009、0.019、0.03、0.076、0.114) mol?L-1 、硫源(硫代乙酰胺与硫脲)及其浓度(0.05、0.1、0.15) mol?L-1 等试验因素,制备一系列试验样品。利用电化学工作站,通过线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、计时电位法(CP)和电化学阻抗谱(EIS)等技术对所制备样品进行电化学性能测试。进一步结合Tafel斜率、双电层电容(CdI)、电化学活性面积(ECSA)和电荷转移电阻(Rct)等参数,系统评估其电催化性能,从而优化复合材料配方。最终,对性能最优的样品进行X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征,以分析其物相组成、晶体结构及微观形貌,并据此阐释其电化学行为的内在机制。
摘要:为研究不同粘接压力对GFRP与铝合金粘接性能的影响,使用特制工装对GFRP-AI单搭接接头进行加压固化,制备了 0.01MPa-0.05MPa 粘接压力下的GFRP-AI单搭接接头。通过拉伸剪切试验研究其力学性能,试验结果表明,不同粘接压力下GFRP-Al单搭接接头剪切强度差异明显。随着粘接压力升高,GFRP-AI单搭接接头剪切强度在 0.01MPa-0.03MPa 呈下降趋势,在 0.04MPa 时有所升高,但在 0.05MPa 时急剧下降。粘接压力的不同,GFRP-Al单搭接接头的失效模式也表现出差异,低粘接压力下失效更多表现为混合失效,高粘接压力表现为胶层与铝合金界面失效。为进一步研究GFRP-AL单搭接接头在不同粘接压力下的失效行为,建立了GFRP-Al单搭接接头有限元仿真模型。通过改变不同粘接压力下AI/胶粘剂界面粘接性能,来模拟接头失效行为。
摘要:针对某型飞机设计时机翼上壁板的稳定性问题,开展了复合材料泡沫夹芯壁板轴向压缩稳定性研究。根据工程理论基础,识别了影响壁板稳定性的关键因素,采用有限元数值计算方法,对夹芯厚度、筋条构型、筋条数量等参数影响进行了对比分析。研究发现,对于相同翼盒结构,增加泡沫夹芯高度,轴压稳定性提升 52% ;增加“ Ω ”型筋条,轴压稳定性提升 82% ,相比两者增重比例,后者性能收益更为可观。本文研究成果可为航空航天壁板类结构设计提供理论支撑,具有较好的工程实用价值。
摘要:本文针对带有大开口结构的碳纤维复合材料加筋壁板在制造过程中面临的成型质量控制与固化变形难题展开研究。试验件采用T800级碳纤维材料体系,通过“干长桁 + 湿蒙皮”共胶接工艺成型,并在椭圆形开口区采用了共固化铺贴补强层及台阶式下陷结构。为控制固化变形同时保证成型质量,本研究创新性地采用了中空法兰增强式芯模结构,该设计有效改善了开口补强区因厚度大导致的升温慢、温均性差等问题,从而降低了壁板固化过程中的内应力。通过有限元软件Abaqus建立了固化变形预测模型,仿真结果与激光扫描测量结果吻合良好,验证了模型的有效性。研究结果表明:本文所采用的中空芯模工装策略能有效将壁板固化变形控制在工程可接受范围内(最大变形约 3.1mm );同时,芯模辅助净尺寸成型方法成功保证了多边形台阶开口的成型质量,未出现分层缺陷。最后,为避免脱模风险,建议为此类结构设计不少于 10° 的脱模斜角。本研究为同类大开口结构复合材料加筋壁板的制造提供了可靠的工艺方案和理论依据。
摘要:本文针对L型复合材料构件在固化后的回弹变形问题,比较了线弹性与黏弹性本构模型,并确定采用精度更高的广义Maxwell黏弹性本构建立固化变形与残余应力的三维仿真模型。利用ABAQUS及其子程序对热-化学、热应力和化学收缩应变进行了顺序耦合计算,并通过与文献实验结果对比验证了模型的高准确性。在凝胶点后对不同固化工艺参数进行对比计算,结果表明,适当提高升温速率和降温速率不仅能有效降低回弹变形,还可缩短固化总时长;而保温温度和保温时长对变形的相关性相对较弱。
摘要:本文从周期梁结构截面刚度角度,提出了一种预测复合材料周期夹层梁结构等效刚度的均匀化方法。通过利用周期梁单胞在宏、细观尺度上的内虚功等效性原则,建立了周期梁结构跨尺度的变形传递关系,然后根据两尺度变形相似原则以及单胞的连续性要求,给出了求解单胞问题的约束条件,通过引入关于截面转角全局约束条件以消除横向剪切应变下的零能模式问题,并推导出预测周期梁等效刚度的显式表达式。数值验证表明,与传统解析方法相比,本方法在高阶固有频率预测中误差降低 40% 以上;各阶频率偏差稳定在 5% 以内,计算效率与三维精细有限元结果对比提升两个数量级。本文研究为航空航天等领域复杂周期梁结构的参数化设计提供了高效可靠的多尺度分析工具。
摘要:为了提升X波段大型玻璃纤维复合材料天线罩板块接缝处的透波性能,提出了一种基于金属丝调谐的大板块接缝处的透波性能优化方法。通过在天线罩接缝处加载金属丝实现材料特性阻抗的匹配以减小反射,从而实现接缝处的高透波性能。基于全波电磁仿真软件建模仿真结果表明,在工作频带内优化后接缝处的最大插损由3.0dB 降为 2.5dB ,天线罩插损实现了 0.5dB 的性能提升。该方法实现方式简单易行,成本较低,性能提升较高,可以广泛应用于大型天线罩板块接缝处的透波性能改善。
摘要:针对复合材料构件小批量多品种喷涂生产中人工试错无法满足生产需求的问题,本文提出一种机器人站位优化算法。首先,从机器人运动学角度出发,结合关节运动范围约束、避开奇异位形约束,建立机器人与工件之间的位姿优化模型。其次,以雅克比矩阵为参数,采用积分方式的灵巧性标准作为优化目标,通过粒子群优化算法求解。试验结果表明,该算法能够使机器人在连续喷涂作业中避免奇异位形,关节角度运行不超过设定范围,且运动学性能达到最佳,有效提高了复合材料构件喷涂生产的效率和质量,为智能化喷涂提供了技术支持。
摘要:本研究基于 ResNet-50 架构建立了一种碳纤维SEM图像分类模型,实现了自动区分优质和劣质碳纤维样品,为碳纤维质量控制提供帮助。研究通过应用特定的图像预处理技术(如对比度增强和数据增强)提升模型的性能,实现了模型在验证集中分类准确率达 98.8% ,表明该模型能够捕捉到碳纤维SEM图像的结构特征。此外,基于该模型对不同操作条件下生成的SEM图像进行迁移学习,新模型在验证集中分类准确率达 74.11% ,证明了该模型对不同成像条件下的新数据集具有一定的稳健性和泛化能力。
摘要:本文阐述了碳纤维复合材料相关标准的分类,国内外、行业等标准的分布情况、存在的差异,以及未来发展趋势。目前,在碳纤维复合材料相关标准中,ISO、ASTM标准仍占比较大,我国国家标准在优势领域具备一定的先进性,持续加大发展力度,已形成满足行业需求的标准体系。