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2002年  第19卷  第4期

碳纤维酚醛树脂复合材料粘性系数的识别
徐兴, 汪劲丰, 凌道盛, 叶贵如, 蔡成钟, 陈浩
2002, 19(4): 1-5.
摘要:
建立了用于碳纤维酚醛树脂复合材料粘性系数动态识别的二参数模型,利用一试件的实测固有频率识别此参数,并用其它试件的实测结果加以检验。在识别此参数时还考虑了空气阻尼的影响。分析结果表明此方法是成功的,误差达到最小范围。
橡胶增韧环氧树脂的界面极化研究
王德生, 杨士勇, 刘斌, 陈维, 陈寿田2
2002, 19(4): 6-10.
摘要:
研究了奇士橡胶增韧剂增韧的环氧树脂的介电性能与温度和频率变化的关系,并与未增韧的纯环氧树脂的情况作了对比分析,橡胶增韧环氧树脂介电性能的改变来自于环氧树脂固化过程中橡胶分散相的形成,进而导致界面松弛极化。在交变电场作用下,载流子在橡胶相的两端之间运动,其行为等效于偶极子,该过程可以MWS模型予以合理解释。
TiO2/环氧树脂纳米复合材料的研究
郑亚萍, 王波
2002, 19(4): 11-13.
摘要:
以纳米TiO2作为增强材料,制备纳米复合材料,研究了不同的纳米 TiO2含量对纳米复合材料性能的影响,采用透射电镜对纳米 TiO2粒子的分布进行了表征,采用正电子湮没技术(PALS),测试了自由体积的尺寸及浓度。结果表明,纳米粒子均匀分散于环氧树脂中,使环氧树脂的拉伸强度、拉伸模量、冲击强度得以提高;也使环氧树脂的自由体积尺寸增大。
高密度聚乙烯官能化和增容作用的研究
吴石山, 徐僖
2002, 19(4): 14-17.
摘要:
通过红外光谱分析、与水的接触角测定、力学性能测定,研究了空气中不同环境温度下紫外线辐照对高密度聚乙烯(HDPE)结构与性能的影响以及紫外辐照官能化HDPE对HDPE/聚乙烯醇(PVA)纤维体系的增容作用。实验结果表明,紫外辐照后,HDPE分子链上引入了—C(C=O)CH3,—CH2C(=O)CH2—,—C(=O)O—等含氧官能团,实现了HDPE的官能化。提高环境温度可提高HDPE官能化速度。紫外辐照后,HDPE的杨氏模量和拉伸屈服强度提高,但断裂伸长率和缺口冲击强度下降。官能化HDPE对HDPE/PVA纤维共混体系有增容作用,增容后的共混物的拉伸屈服强度提高和缺口冲击强度得到提高。
树脂传递成型加工注射口位置的快速优化法
江顺亮
2002, 19(4): 18-24.
摘要:
树脂传递成型加工工艺是一种先进复合材料加工的方法。虽然计算机数值模拟的研究已经取得了很大进步,但计算机数值模拟非常耗时间。本文中提出了一种树脂传递成型工艺注射口位置的快速优化方法。该法假设树脂首先注满离注射口近的节点,再根据溢料口的位置安排要求避免干点的出现这一点来决定溢料口位置;如果设计的溢料口数量比计算出来的必须的溢料口数量少,则会出现干点区。把干点区的面积作为罚函数加入目标函数中,目标函数的主体是从注射口到溢料口的距离。因此,笔者是在固定溢料口和注射口数量的前提下优化注射口的位置,获得注射口位置后,经过计算将获得溢料口位置。由于注射口位置是在离散的节点位置上,优化的变量是节点编号,所以优化方法采用功能很强的遗传算法来进行。针对五种模型进行了优化,优化的结果说明了本方法的可行性。
冷等离子体处理对PET纤维/环氧复合材料界面改性的研究
秦伟, 张志谦, 黄玉东, 李敏锐
2002, 19(4): 25-28.
摘要:
采用冷等离子体技术对PET纤维进行表面处理,并采用ESCA对处理前后的纤维表面进行了分析。研究了冷等离子体处理工艺参数对PET纤维/环氧复合材料界面剪切强度、横向拉伸强度的影响。实验结果表明:冷等离子体处理可以使PET纤维表面的氧和氮的极性基团含量增加,从而改善其与树脂的浸润性,进而改善PET纤维/环氧复合材料的界面性能。
碳纤维的表面除胶及表征
邵友林, 王伯羲
2002, 19(4): 29-32.
摘要:
碳纤维具有独特的电热性能,碳纤维在高温下以热辐射的方式传输能量。通过对不同环境下处理前后碳纤维表面的XPS和SEM分析对比,利用瞬时高温法可以彻底除去碳纤维表面的上胶剂。
碳纤维增强明胶(C/Gel)生物复合材料的溶胀动力学研究
万怡灶, 王玉林, 成国祥
2002, 19(4): 33-37.
摘要:
分别采用溶液交联和蒸汽交联法制备了CL/Gel复合材料,溶液交联CL/Gel复合材料的溶胀行为可用二次速率方程描述,但不满足Fick定律;蒸汽交联CL/Gel复合材料的溶胀既不能用二次速率方程表达,也不满足Fick定律,其溶胀度低于前者。虽然溶液交联CS/Gel复合材料的溶胀与溶液交联CL/Gel复合材料遵循同样的规律,但CS/Gel复合材料的平衡溶胀度W和溶胀速率K均小于相应的CL/Gel复合材料。结果表明,纤维形式和含量对C/Gel生物复合材料的溶胀性能有较大的影响,笔者对其影响机制进行了初步探讨。
PP/GMT片材骨架材料——玻纤毡
路慧玲, 朱永全, 戴干策
2002, 19(4): 38-41.
摘要:
玻璃纤维毡种类及其结构对熔体浸渍、片材孔隙率、力学性能及预热膨化有着很大影响。实验研究表明,PP熔体浸渍连续针刺玻纤毡的渗透率较大,所得片材孔隙率最低,且具有均衡的力学性能。说明连续玻璃纤维原丝针刺毡的立体弹性结构有利于熔体的浸渍和气泡的排除,是较理想的GMT增强材料。
SiCP/ZA27复合材料界面微结构分析及高温蠕变性能
祝要民, 谢敬佩, 李晓辉, 李炎
2002, 19(4): 42-45.
摘要:
利用透射电镜分析和高温持久硬度试验,研究了SiCP/ZA27复合材料界面微结构和高温蠕变性能。结果表明,SiCP/ZA复合材料具有较好的高温蠕变性能。对其试样进行微观分析,基体中的η相和增强相SiCP都能显著提高ZA27合金的高温蠕变性能。
高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究
高庆, 康国政, 杨川, 张娟
2002, 19(4): 46-50.
摘要:
利用透射电镜观察了δ-Al2O3短纤维增强Al-5.5Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。 同时, 基于该类复合材料的单纤维模型, 利用弹塑性有限元分析方法, 研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况, 并讨论了热残余应力对界面行为的影响。 最后, 讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。 研究表明, 不同环境温度下, 界面具有不同的微观结构和热残余应力特征, 这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。
冲击剪切载荷下SiCP/6151Al复合材料变形局部化及增强颗粒尺寸效应
刘龙飞, 戴兰宏, 凌中, 杨国伟
2002, 19(4): 51-55.
摘要:
利用特殊设计的"hat shape"试样,在分离式Hopkinson压杆和MTS通用材料试验机上实验研究了颗粒尺寸和应变率对颗粒增强金属基复合材料(SiCP/6151Al)变形局部化行为的影响。结果表明:颗粒尺寸对复合材料的变形强化与变形局部化行为有显著影响。具体表现为:颗粒越小,复合材料流动应力越高,即强化效果越好;另一方面,对受载试样的微观检测发现,颗粒越小,复合材料剪切变形局部化越明显。同时发现,冲击载荷(高应变率)下复合材料更容易发生变形局部化。
B/TiO2摩尔比对Al-TiO2-B系XD合成过程及其力学性能的影响
朱和国, 吴申庆, 王恒志, 李军
2002, 19(4): 56-60.
摘要:
主要讨论了B/TiO2摩尔比对Al-TiO2-B系XD(热扩散反应)合成过程及其力学性能的影响。随着B/TiO2摩尔比从0增加到2,Al基体的晶粒细化,反应产物 Al2O3分布的均匀性提高;棒状物Al3Ti的量逐渐减少直至消失;同时,该反应系的实际燃烧温度下降,反应速度减小,反应产物的致密度提高,力学性能明显改善,其抗拉强度由224.5MPa上升到354.5MPa,延伸率由3.2 %升高到5.6 %,断口中棒状物Al3Ti逐渐消失,形成的韧窝细小而密集。
碳化硅与氧化铝界面化学稳定性研究
潘颐, 益小苏
2002, 19(4): 61-68.
摘要:
借助最新最权威基本的热力学数据,按化学平衡理论,分析SiC和Al2O3之间可能发生的化学反应,定量计算SiC中不同C活度、不同固相产物活度,不同温度下SiC和Al2O3间诸反应各气相产物分压和分压总和,精确分析SiC和Al2O3界面的热力学稳定性,提供一个大气压惰性气体环境SiC和Al2O3界面的热力学失稳判据,为SiC材料研究者提供可靠的参考资料。
二步法方型三维编织复合材料的细观结构
李嘉禄, 孙颖
2002, 19(4): 69-75.
摘要:
对二步法方型三维编织复合材料的三维五向结构进行了真实的描述与分析。在此基础上划分出边上、角上和内部单元体。通过对复合材料的横截面以及与试件表面成45°的纵切面进行观察,确定出轴纱因受编织纱捆绑挤压产生的形变情况以及轴纱内纤维体积含量。
复合材料层合板在非保守力作用下的动力稳定性
莫宵依, 师俊平, 刘协会
2002, 19(4): 76-80.
摘要:
利用弹性非保守系统自激振动的拟固有频率变分原理,推导出复合材料矩形板受非保守随从力作用的变分方程,进而导出此问题的有限元基本方程及求解临界力和固有频率的特征方程。用载荷增量法计算了在多种边界条件下不同边长比的复合材料矩形板在面内受随从力作用的临界载荷,分析了不同角铺设方向及两种材料组合板的临界载荷。计算结果表明,边界条件对层合板的动力稳定性有较大影响,复合材料层合板的角铺设方向对临界载荷有较大影响。
复合材料层合板屈曲稳定性优化设计及其灵敏度计算方法
顾元宪, 赵国忠, 李云鹏
2002, 19(4): 81-85.
摘要:
笔者在有限元分析基础上研究了以屈曲稳定性作为约束条件或优化目标的复合材料层合板结构优化设计及其灵敏度分析方法,重点讨论了屈曲临界荷载灵敏度对内力场和载荷的依赖关系及其在铺层优化、尺寸优化和形状优化问题中的不同计算方法,并在JIFEX软件中实现了复杂结构复合材料层合板优化设计方法。数值算例验证了本文算法和程序的有效性。
复合材料层合厚圆柱壳高阶理论的改进及其应用
张雨, 向锦武
2002, 19(4): 86-91.
摘要:
建立了一个改进的LCW型的精化高阶理论,以分析厚圆柱壳的振动。提出u,v为三次多项式、w为二次多项式的位移模式,并利用上、下自由表面横向剪应力为零的边界条件,对所假定的位移场作了化简,将三阶剪切变形理论的未知数缩减为7个,在此基础上建立了相应的有限元列式。通过一个典型算例,与Soldatos和Lam的高阶剪切变形理论的解析解作了比较,说明笔者的精化高阶理论是可行的,而且具有较高的精确性,比LCW高阶理论更具有实用性。还通过频率参数随长度半径比L/R的变化,说明由于考虑了法向应力和法向应变,本文方法更适用于长度半径比较小的结构。
三维四向整体编织复合材料圆筒壳体临界外压计算及试验验证
徐孝诚, 马斌捷
2002, 19(4): 92-95.
摘要:
提出了三维四向整体编织复合材料壳体临界外压计算方法。给出了两个三维四向整体编织碳/环氧复合材料圆筒壳体临界外压的试验结果。计算结果与试验结果相符较好,提出的计算方法得到试验验证,可供设计计算使用。
HAC/PVA基MDF材料中偶联剂作用机理研究
李北星, 张文生
2002, 19(4): 96-100.
摘要:
研究了在HAC/PVA基MDF复合材料中掺入硅烷偶联剂对其抗折性能和耐水性的影响,并用XPS方法研究了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A-174TM)与铝酸一钙(CaAl2O4)之间所进行的化学反应,据此探讨硅烷偶联剂在MDF复合材料中的增强与改善耐水性的机理。
生物可吸收性甲壳素纤维增强聚(ε-己内酯)复合材料的动态流变特性研究
杨安乐, 吴人洁, 孙康
2002, 19(4): 101-105.
摘要:
用短切甲壳素纤维增强聚(ε-己内酯)(PCL)制备出新型生物可吸收复合材料,通过高级流变扩展系统(ARES)对不同纤维含量(Cf)的复合材料熔体进行了动态流变特性的研究。结果表明:纤维含量的增加可以明显提高复合材料熔体的复数模量(G*)和复数粘度(η*)。当Cf从45%增加到55%时,复合材料熔体在低频区出现了明显的类似于力学性能的"屈服行为",即G*不再随频率的改变而变化,同时材料的弹性(G')要明显高于粘性(G)。这种行为可能与纤维在熔体内形成刚性的粒子网络有关,对材料的加工成型不利。从双对数坐标下的G'~G曲线和η~η'来看,纤维的加入明显提高了熔体的弹性,延长了熔体的主松弛时间。
梯度功能压电悬臂梁的几个解析解
黄彬彬, 石志飞
2002, 19(4): 106-113.
摘要:
研究了密度梯度功能压电悬臂梁在轴向和横向均布荷载以及外加直流电压分别作用下的解析解。首先求得了悬臂梁在体积力呈非线性变化时相应问题的应力函数φ和电位移函数Ψ,进而求得梁中弹性场和电场的解析解。作为特例,同时还得到了常体力和无体力情况下悬臂梁的解答,并进行了讨论。
45钢表面钎焊WC/CuMnNi涂层的研究
潘蕾, 陈锋, 陶杰, 吴申庆
2002, 19(4): 114-117.
摘要:
以45钢为基材,用真空钎焊工艺在其表面制备WC/CuMnNi涂层,通过金相显微分析、扫描电镜观察、HRB硬度测量、电子探针分析、X-射线衍射分析、拉伸试验和耐磨试验,初步研究了涂层材料的组织特点、结合强度、耐磨性。试验结果表明:涂层材料组织分布均匀;涂层/基材的结合机制为冶金结合,有较高的结合强度;涂层的磨损量小于840 ℃淬火+180 ℃回火的45钢,有较高的耐磨性。