2009年 第26卷 第3期
2009, 26(3): 1-6.
摘要:
采用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制备了截面形状为三角形的玻璃纤维/环氧全复合材料桁架。研究了芯模的设计与制造、缠绕与绑束操作、固化与脱模工艺，测试了由该工艺制得的复合材料桁架肋条的直径、纤维体积含量和拉伸强度、模量。以三点弯曲的加载方式测试了所制得的超轻质复合材料桁架的弯曲性能。结果表明，用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制得的全复合材料桁架肋条的直径平均偏差为5.8%，纤维体积含量为64%，其拉伸强度和模量分别为747.5 MPa 和48.56 GPa，与模压工艺制得的单向复合材料相比分别提高了9%和15%。该超轻质(线密度 ≤1.0 kg/m)复合材料桁架整体抗弯载能力突出(失稳载荷达到2000 N)，具有良好的结构刚度。
采用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制备了截面形状为三角形的玻璃纤维/环氧全复合材料桁架。研究了芯模的设计与制造、缠绕与绑束操作、固化与脱模工艺，测试了由该工艺制得的复合材料桁架肋条的直径、纤维体积含量和拉伸强度、模量。以三点弯曲的加载方式测试了所制得的超轻质复合材料桁架的弯曲性能。结果表明，用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制得的全复合材料桁架肋条的直径平均偏差为5.8%，纤维体积含量为64%，其拉伸强度和模量分别为747.5 MPa 和48.56 GPa，与模压工艺制得的单向复合材料相比分别提高了9%和15%。该超轻质(线密度 ≤1.0 kg/m)复合材料桁架整体抗弯载能力突出(失稳载荷达到2000 N)，具有良好的结构刚度。
2009, 26(3): 7-12.
摘要:
采用单向硼/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹不同厚度铝合金板，测试了修复试件的疲劳性能，从疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率和裂纹扩展纹线考察不同厚度铝合金板修复后疲劳性能的差异。结果表明：硼/环氧补片胶接修复后，铝合金板的疲劳寿命大幅度提高，且疲劳寿命提高幅度随铝合金板厚度增大而降低。厚度为1.76mm、5.20mm和10.20mm 3种铝合金板修复试件的疲劳寿命分别是未修复试件的22.30倍、12.84倍和8.40倍。厚度为1.76mm铝合金板修复试件在铝合金板完全断裂后还能继续承担疲劳载荷，而厚度为5.20mm和10.20mm 2种铝合金板修复试件在铝合金板断裂后完全破坏。裂纹扩展速率和归一化裂纹长度差均随铝合金板厚度增大而增大。
采用单向硼/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹不同厚度铝合金板，测试了修复试件的疲劳性能，从疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率和裂纹扩展纹线考察不同厚度铝合金板修复后疲劳性能的差异。结果表明：硼/环氧补片胶接修复后，铝合金板的疲劳寿命大幅度提高，且疲劳寿命提高幅度随铝合金板厚度增大而降低。厚度为1.76mm、5.20mm和10.20mm 3种铝合金板修复试件的疲劳寿命分别是未修复试件的22.30倍、12.84倍和8.40倍。厚度为1.76mm铝合金板修复试件在铝合金板完全断裂后还能继续承担疲劳载荷，而厚度为5.20mm和10.20mm 2种铝合金板修复试件在铝合金板断裂后完全破坏。裂纹扩展速率和归一化裂纹长度差均随铝合金板厚度增大而增大。
2009, 26(3): 13-17.
摘要:
对树脂传递模塑(RTM)成型的复合材料T型接头进行了工艺参数优化、制备及力学性能实验研究。应用流动模拟软件，对RTM成型的复合材料T型接头进行了基体流动数值模拟，确定模具最佳注射方式和出胶口位置，并优化了影响树脂充模时间的工艺参数，显著提高了RTM接头的工艺性能。根据优化工艺参数结果，制备了RTM成型的复合材料T型接头试样，并进行了拉伸和压缩试验，分析了其破坏机制。根据拉伸和压缩试验现象和结果，发现RTM成型的复合材料T型接头拉伸破坏模式主要为富树脂三角区的树脂与纤维布界面分层，其拉伸破坏主要取决于树脂基体抗剥离分层的拉伸强度；压缩破坏模式为底板中央部位的弯曲分层与折断，其压缩破坏由接头底板中的纤维布抗拉强度决定；T型接头的压缩破坏强度高于拉伸破坏强度。
对树脂传递模塑(RTM)成型的复合材料T型接头进行了工艺参数优化、制备及力学性能实验研究。应用流动模拟软件，对RTM成型的复合材料T型接头进行了基体流动数值模拟，确定模具最佳注射方式和出胶口位置，并优化了影响树脂充模时间的工艺参数，显著提高了RTM接头的工艺性能。根据优化工艺参数结果，制备了RTM成型的复合材料T型接头试样，并进行了拉伸和压缩试验，分析了其破坏机制。根据拉伸和压缩试验现象和结果，发现RTM成型的复合材料T型接头拉伸破坏模式主要为富树脂三角区的树脂与纤维布界面分层，其拉伸破坏主要取决于树脂基体抗剥离分层的拉伸强度；压缩破坏模式为底板中央部位的弯曲分层与折断，其压缩破坏由接头底板中的纤维布抗拉强度决定；T型接头的压缩破坏强度高于拉伸破坏强度。
2009, 26(3): 18-23.
摘要:
采用试验方法研究了湿热、紫外环境对T300 碳纤维/QY8911双马树脂复合材料静力拉伸和压缩性能的影响。针对 T300/QY8911复合材料层板的中心开孔试件，进行了常温干态、湿热环境、紫外辐射以及湿热和紫外共同作用下的静力拉伸和压缩试验。吸湿试验的结果表明，T300/QY8911复合材料试件的平衡吸湿率在0.6%左右。静力试验的结果表明：孔板的拉伸强度受到环境的影响较小；湿热会降低由基体性能主导的压缩强度、刚度等复合材料性能，吸湿后75℃ 和105℃ 环境下试验件压缩强度分别下降6.8%和20.3%；而紫外使复合材料孔板的压缩强度有所升高，300 MJ/m2 以上的紫外辐射量使试验件的压缩强度提高了10%左右，显示其对复合材料的性能有着更为复杂的影响规律，并且可能与湿热的影响存在交互作用。
采用试验方法研究了湿热、紫外环境对T300 碳纤维/QY8911双马树脂复合材料静力拉伸和压缩性能的影响。针对 T300/QY8911复合材料层板的中心开孔试件，进行了常温干态、湿热环境、紫外辐射以及湿热和紫外共同作用下的静力拉伸和压缩试验。吸湿试验的结果表明，T300/QY8911复合材料试件的平衡吸湿率在0.6%左右。静力试验的结果表明：孔板的拉伸强度受到环境的影响较小；湿热会降低由基体性能主导的压缩强度、刚度等复合材料性能，吸湿后75℃ 和105℃ 环境下试验件压缩强度分别下降6.8%和20.3%；而紫外使复合材料孔板的压缩强度有所升高，300 MJ/m2 以上的紫外辐射量使试验件的压缩强度提高了10%左右，显示其对复合材料的性能有着更为复杂的影响规律，并且可能与湿热的影响存在交互作用。
2009, 26(3): 24-28.
摘要:
以水溶液聚合法制备了坡缕石/聚丙烯酸(钠) (PAANa)高吸水复合材料，对复合材料的吸水溶胀性能进行了研究，并采用FTIR对复合材料进行表征。结果表明：10 %坡缕石/PAANa复合材料吸蒸馏水和0.9 wt%盐水倍率分别达1666g/g、115g/g，较纯PAANa的724g/g、58g/g明显提高；坡缕石/PAANa复合材料具有优异的保水及反复吸水性能；坡缕石/PAANa的吸液倍率随电解质溶液离子强度的升高而降低，降低程度顺序为 Al3+>Ca2+>Na+；坡缕石/PAANa复合材料与其他6种矿物/PAANa复合材料相比，吸液性能特别是吸蒸馏水及0. 9 wt%盐水性能大幅提高。
以水溶液聚合法制备了坡缕石/聚丙烯酸(钠) (PAANa)高吸水复合材料，对复合材料的吸水溶胀性能进行了研究，并采用FTIR对复合材料进行表征。结果表明：10 %坡缕石/PAANa复合材料吸蒸馏水和0.9 wt%盐水倍率分别达1666g/g、115g/g，较纯PAANa的724g/g、58g/g明显提高；坡缕石/PAANa复合材料具有优异的保水及反复吸水性能；坡缕石/PAANa的吸液倍率随电解质溶液离子强度的升高而降低，降低程度顺序为 Al3+>Ca2+>Na+；坡缕石/PAANa复合材料与其他6种矿物/PAANa复合材料相比，吸液性能特别是吸蒸馏水及0. 9 wt%盐水性能大幅提高。
2009, 26(3): 29-34.
摘要:
在改进像框实验的基础上，对斜纹和缎纹预定型碳纤维织物的剪切性能进行了实验观察。研究发现，预定型机织物的剪切机制与织物剪切相似。根据实验结果，从定型剂的浓度和织物结构分析了预定型织物的剪切性能。随着定型剂浓度提高，织物的折皱角越大，织物剪切性能越差；与预定型斜纹织物相比，预定型缎纹织物相对较容易成型，剪切载荷较小。利用立式显微镜观察剪切过程中纱线宽度的变化，拟合得到了宽度变化方程，建立预定型机织物的折皱角模型，预测结果与实验结果误差在2°内，证明了该模型的有效性。
在改进像框实验的基础上，对斜纹和缎纹预定型碳纤维织物的剪切性能进行了实验观察。研究发现，预定型机织物的剪切机制与织物剪切相似。根据实验结果，从定型剂的浓度和织物结构分析了预定型织物的剪切性能。随着定型剂浓度提高，织物的折皱角越大，织物剪切性能越差；与预定型斜纹织物相比，预定型缎纹织物相对较容易成型，剪切载荷较小。利用立式显微镜观察剪切过程中纱线宽度的变化，拟合得到了宽度变化方程，建立预定型机织物的折皱角模型，预测结果与实验结果误差在2°内，证明了该模型的有效性。
2009, 26(3): 35-39.
摘要:
以硅灰石为原料，以硫酸铝和水玻璃为包覆剂，采用化学沉淀法，制备了一种纳米硅酸铝- 硅灰石复合粉体材料；用氨基硅烷对该材料进行表面改性后填充聚丙烯制备了聚丙烯复合材料。采用 SEM、BET氮吸附比表面积仪、粒度仪、白度仪、XRD、EDX、FTIR等测试方法对复合及表面改性粉体材料进行了表征，并探讨了氨基硅烷改性复合粉体的机制。结果表明：硅灰石表面均匀地包覆了一层纳米硅酸铝，白度由90.5提高到92.5，比表面积由1.41m2/g提高到4.78m2/g，晶粒平均尺寸为54 nm；填充 PP质量分数40%的改性复合粉体可以使纯PP的拉伸强度由17.81 MPa 提高到 21.97 MPa，弯曲强度由23.72 MPa 提高到39.20 MPa，热变形温度由65.7℃ 提高到94.3℃。
以硅灰石为原料，以硫酸铝和水玻璃为包覆剂，采用化学沉淀法，制备了一种纳米硅酸铝- 硅灰石复合粉体材料；用氨基硅烷对该材料进行表面改性后填充聚丙烯制备了聚丙烯复合材料。采用 SEM、BET氮吸附比表面积仪、粒度仪、白度仪、XRD、EDX、FTIR等测试方法对复合及表面改性粉体材料进行了表征，并探讨了氨基硅烷改性复合粉体的机制。结果表明：硅灰石表面均匀地包覆了一层纳米硅酸铝，白度由90.5提高到92.5，比表面积由1.41m2/g提高到4.78m2/g，晶粒平均尺寸为54 nm；填充 PP质量分数40%的改性复合粉体可以使纯PP的拉伸强度由17.81 MPa 提高到 21.97 MPa，弯曲强度由23.72 MPa 提高到39.20 MPa，热变形温度由65.7℃ 提高到94.3℃。
2009, 26(3): 40-44.
摘要:
采用原位乳液共聚合接枝方法改进玻璃纤维(GF)与苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)之间的界面粘接性能。先用硅烷偶联剂预处理GF，以苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)为单体，制备了不同GF/单体质量比的接枝SAN的玻璃纤维(GF-g-SAN)，再与SAN树脂共混，制备了不同GF-g-SAN含量的GF-g-SAN/SAN复合材料。采用SEM研究了冲击断面的形态，测试了GF-g-SAN/SAN的冲击强度和动态力学性能，并采用COX模型进行力学模型分析。冲击性能测试、SEM形貌分析和DMA表征均说明改性后的玻纤同SAN之间具有良好的界面粘合力；GF/St质量比为1∶1时，短GF在低含量范围内、长玻纤在较高含量时能有效改善SAN的刚性和韧性；采用COX模型计算的结果与实验数据接近。
采用原位乳液共聚合接枝方法改进玻璃纤维(GF)与苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)之间的界面粘接性能。先用硅烷偶联剂预处理GF，以苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)为单体，制备了不同GF/单体质量比的接枝SAN的玻璃纤维(GF-g-SAN)，再与SAN树脂共混，制备了不同GF-g-SAN含量的GF-g-SAN/SAN复合材料。采用SEM研究了冲击断面的形态，测试了GF-g-SAN/SAN的冲击强度和动态力学性能，并采用COX模型进行力学模型分析。冲击性能测试、SEM形貌分析和DMA表征均说明改性后的玻纤同SAN之间具有良好的界面粘合力；GF/St质量比为1∶1时，短GF在低含量范围内、长玻纤在较高含量时能有效改善SAN的刚性和韧性；采用COX模型计算的结果与实验数据接近。
2009, 26(3): 45-49.
摘要:
在考察了聚氨酯-纳米碳酸钙/聚氯乙烯(PU-nano-CaCO3/PVC)反应挤出工艺的基础上，结合PU 的反应特点，将经硬脂酸表面处理的nano-CaCO3利用超声辐照技术并经搅拌分散于液化4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI)中，采用反应挤出一步法工艺制备了PU-nano-CaCO3/PVC复合材料，并对其力学性能进行了研究。结果表明，PU与nano-CaCO3的质量配比为4∶1时，对PVC的增韧效果最佳，PU与nano-CaCO3能协同增韧PVC，且nano-CaCO3具有补强作用。当PU/nano-CaCO3/PVC质量比为20∶5∶75时，材料的综合性能最优，冲击强度达到58.3 kJ/m，拉伸强度为51.5MPa。
在考察了聚氨酯-纳米碳酸钙/聚氯乙烯(PU-nano-CaCO3/PVC)反应挤出工艺的基础上，结合PU 的反应特点，将经硬脂酸表面处理的nano-CaCO3利用超声辐照技术并经搅拌分散于液化4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(L-MDI)中，采用反应挤出一步法工艺制备了PU-nano-CaCO3/PVC复合材料，并对其力学性能进行了研究。结果表明，PU与nano-CaCO3的质量配比为4∶1时，对PVC的增韧效果最佳，PU与nano-CaCO3能协同增韧PVC，且nano-CaCO3具有补强作用。当PU/nano-CaCO3/PVC质量比为20∶5∶75时，材料的综合性能最优，冲击强度达到58.3 kJ/m，拉伸强度为51.5MPa。
2009, 26(3): 50-54.
摘要:
采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性，提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。采用比表面积及孔容分析、原子力显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪研究了CF表面处理前后结构和形貌的变化。结果表明：CF经浓HNO3处理后比表面积增加144.2%，CF表面沟壑加深；复合处理后有PI层包覆在 CF表面；包覆处理后CF耐热性能提高。力学性能测试表明，经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高11.34%，弹性模量提高109.2%，弯曲强度提高18.78%，冲击强度提高74.15%。
采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性，提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。采用比表面积及孔容分析、原子力显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪研究了CF表面处理前后结构和形貌的变化。结果表明：CF经浓HNO3处理后比表面积增加144.2%，CF表面沟壑加深；复合处理后有PI层包覆在 CF表面；包覆处理后CF耐热性能提高。力学性能测试表明，经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高11.34%，弹性模量提高109.2%，弯曲强度提高18.78%，冲击强度提高74.15%。
2009, 26(3): 55-59.
摘要:
选用乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)三元共聚物对纳米SiO2表面进行修饰包覆改性，考察改性后纳米SiO2在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基体中的分散情况及对PBT复合材料力学性能的影响。FTIR、TEM、SEM结果表明，E-MA-GMA的环氧基团与纳米SiO2的—OH 基团发生反应，破坏了SiO2的链状团聚结构，降低了纳米粒子间氢键等作用力。质量分数为10%～20% E-MA-GMA 改性的纳米SiO2在PBT基体中的分散性及其与基体的相容性均得到明显改善，从而提高了PBT基复合材料的弯曲和拉伸性能。与纯PBT相比，SiO2/PBT复合材料的拉伸强度提高了9%，而弯曲强度和模量分别提高了14%和20%。
选用乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)三元共聚物对纳米SiO2表面进行修饰包覆改性，考察改性后纳米SiO2在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基体中的分散情况及对PBT复合材料力学性能的影响。FTIR、TEM、SEM结果表明，E-MA-GMA的环氧基团与纳米SiO2的—OH 基团发生反应，破坏了SiO2的链状团聚结构，降低了纳米粒子间氢键等作用力。质量分数为10%～20% E-MA-GMA 改性的纳米SiO2在PBT基体中的分散性及其与基体的相容性均得到明显改善，从而提高了PBT基复合材料的弯曲和拉伸性能。与纯PBT相比，SiO2/PBT复合材料的拉伸强度提高了9%，而弯曲强度和模量分别提高了14%和20%。
2009, 26(3): 60-66.
摘要:
通过—OH和—NCO的亲核加成反应，直接合成出端硅氧烷基聚己内酯/聚硅氧烷混合物(PCL-TE-Si/PDMS-TESi)，再与环氧树脂(EP)共混制得聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系。利用扫描电镜、X光电子能谱对复合体系进行了两相相容性分析和表面元素分析，通过测试复合体系的表面接触角，利用Owens-Wendt-Kaelble模型推算出复合体系的表面张力，并研究了体系的耐水性。结果表明：复合体系在固化过程中，Si元素在一定程度上向表面迁移富集；50℃固化体系的两相相容性好于室温固化体系；室温固化体系的表面张力随PCL-TESi/PDMS-TESi含量的增加逐渐下降，且低于50℃ 固化体系的表面张力；复合体系耐水性优异，当PCL-TESi/PDMS-TESi 与EP质量比为5∶5时，常温固化体系在50℃蒸馏水中浸泡7天后质量变化率小于1%。
通过—OH和—NCO的亲核加成反应，直接合成出端硅氧烷基聚己内酯/聚硅氧烷混合物(PCL-TE-Si/PDMS-TESi)，再与环氧树脂(EP)共混制得聚硅氧烷/聚己内酯/环氧树脂复合体系。利用扫描电镜、X光电子能谱对复合体系进行了两相相容性分析和表面元素分析，通过测试复合体系的表面接触角，利用Owens-Wendt-Kaelble模型推算出复合体系的表面张力，并研究了体系的耐水性。结果表明：复合体系在固化过程中，Si元素在一定程度上向表面迁移富集；50℃固化体系的两相相容性好于室温固化体系；室温固化体系的表面张力随PCL-TESi/PDMS-TESi含量的增加逐渐下降，且低于50℃ 固化体系的表面张力；复合体系耐水性优异，当PCL-TESi/PDMS-TESi 与EP质量比为5∶5时，常温固化体系在50℃蒸馏水中浸泡7天后质量变化率小于1%。
2009, 26(3): 67-72.
摘要:
将超声波作用于含有2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的氯化钯水溶液中，在不加任何引发剂、乳化剂和还原剂的条件下，合成带有酰胺基、磺酸基等官能基团的Pd-P(MMA -AMPS)复合微球。考察了单体质量配比对复合微球形貌的影响，用XRD、TGA、FTIR、TEM和粒度分析仪等技术对样品进行表征，并探讨了合成反应机制。结果表明，超声辐射可实现Pd2+的还原与单体聚合的同步进行，并且金属钯与基体P(MMA - AMPS)共聚物之间存在一定的相互作用。优化条件下制得的复合微球，钯质量分数为20%左右，粒径约0.76μm，还原得到的钯粒子均匀分散于聚合物微球内。
将超声波作用于含有2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的氯化钯水溶液中，在不加任何引发剂、乳化剂和还原剂的条件下，合成带有酰胺基、磺酸基等官能基团的Pd-P(MMA -AMPS)复合微球。考察了单体质量配比对复合微球形貌的影响，用XRD、TGA、FTIR、TEM和粒度分析仪等技术对样品进行表征，并探讨了合成反应机制。结果表明，超声辐射可实现Pd2+的还原与单体聚合的同步进行，并且金属钯与基体P(MMA - AMPS)共聚物之间存在一定的相互作用。优化条件下制得的复合微球，钯质量分数为20%左右，粒径约0.76μm，还原得到的钯粒子均匀分散于聚合物微球内。
2009, 26(3): 73-77.
摘要:
采用超声波纵波透射法对乙烯基酯树脂固化反应过程进行了实时在线监测，准确测量了超声波在树脂体系中的传播速度及振幅衰减，研究了不同厚度树脂的固化反应过程及其储能模量和固化度的变化。实验显示，随着固化反应进行，超声波声速增加，振幅衰减先增大后降低。超声波声速变化与固化过程中体系力学性能的变化有关，通过声速与振幅衰减能实时获取体系的储能模量、凝胶时间及固化度。结果表明，超声波技术能够实时监测树脂体系的固化过程和性能变化，对树脂类复合材料的制备工艺和性能研究有重要的指导作用。
采用超声波纵波透射法对乙烯基酯树脂固化反应过程进行了实时在线监测，准确测量了超声波在树脂体系中的传播速度及振幅衰减，研究了不同厚度树脂的固化反应过程及其储能模量和固化度的变化。实验显示，随着固化反应进行，超声波声速增加，振幅衰减先增大后降低。超声波声速变化与固化过程中体系力学性能的变化有关，通过声速与振幅衰减能实时获取体系的储能模量、凝胶时间及固化度。结果表明，超声波技术能够实时监测树脂体系的固化过程和性能变化，对树脂类复合材料的制备工艺和性能研究有重要的指导作用。
2009, 26(3): 78-83.
摘要:
以2，5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)为改性单体，采用化学共聚改性的方法，合成了大分子链上含有羟基基团的聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)与DHTA 的共聚物(DHPBO)，并通过液晶纺丝技术得到了DHPBO 纤维。利用FTIR、接触角等分析手段对其化学结构和纤维表面性能进行了表征，并通过微脱粘实验和SEM评价了DHPBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度。结果表明：50 mol%DHTA的加入使水在PBO纤维表面的接触角由71.4° 减小到50.7°，乙醇在PBO纤维表面的接触角由37.2° 减小到27.4°；当DHTA含量为20 mol%时，DHPBO纤维的表面自由能增加到43.96 mJ/m2，比PBO纤维提高了23.83%。当 DHTA含量为10 mol%时，DHPBO纤维与环氧树脂的界面剪切强度为18. 87 MPa，比PBO纤维与环氧树脂的界面剪切强度提高了92.55%。
以2，5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)为改性单体，采用化学共聚改性的方法，合成了大分子链上含有羟基基团的聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)与DHTA 的共聚物(DHPBO)，并通过液晶纺丝技术得到了DHPBO 纤维。利用FTIR、接触角等分析手段对其化学结构和纤维表面性能进行了表征，并通过微脱粘实验和SEM评价了DHPBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度。结果表明：50 mol%DHTA的加入使水在PBO纤维表面的接触角由71.4° 减小到50.7°，乙醇在PBO纤维表面的接触角由37.2° 减小到27.4°；当DHTA含量为20 mol%时，DHPBO纤维的表面自由能增加到43.96 mJ/m2，比PBO纤维提高了23.83%。当 DHTA含量为10 mol%时，DHPBO纤维与环氧树脂的界面剪切强度为18. 87 MPa，比PBO纤维与环氧树脂的界面剪切强度提高了92.55%。
2009, 26(3): 84-89.
摘要:
在60℃、80℃ 相对湿度90%环境条件下对F-12纤维进行了湿热老化实验，研究了长时间老化时纤维吸湿规律。通过 ATR-FTIR光谱分析了湿热老化后水对F-12 纤维化学结构的影响以及水在纤维中可能存在的方式，探讨了吸湿机制；实验研究了纤维单丝拉伸强度的变化，并采用SEM观察了纤维表面及拉伸断口形貌。结果表明：F-12纤维长时间的吸湿属于2阶段吸湿 , 吸湿初期符合Fick第二定律，后期偏离，吸湿2500 h后仍没达到平衡；水分子对F-12纤维的化学结构没有造成明显的破坏；老化2500 h后F-12纤维表面变得粗糙，出现了一些沟槽，老化后期断口呈现出脆性与原纤化复合的特征；拉伸断裂强度并非持续减小，而是在起伏波动中减小。
在60℃、80℃ 相对湿度90%环境条件下对F-12纤维进行了湿热老化实验，研究了长时间老化时纤维吸湿规律。通过 ATR-FTIR光谱分析了湿热老化后水对F-12 纤维化学结构的影响以及水在纤维中可能存在的方式，探讨了吸湿机制；实验研究了纤维单丝拉伸强度的变化，并采用SEM观察了纤维表面及拉伸断口形貌。结果表明：F-12纤维长时间的吸湿属于2阶段吸湿 , 吸湿初期符合Fick第二定律，后期偏离，吸湿2500 h后仍没达到平衡；水分子对F-12纤维的化学结构没有造成明显的破坏；老化2500 h后F-12纤维表面变得粗糙，出现了一些沟槽，老化后期断口呈现出脆性与原纤化复合的特征；拉伸断裂强度并非持续减小，而是在起伏波动中减小。
2009, 26(3): 90-98.
摘要:
基于传统共挤成型技术，提出一种先进的气辅多层共挤精密成型技术。研究表明，气辅共挤成型技术不仅可实现挤出制品尺寸的精确自动控制，而且还起到明显的节能降耗的效果。通过建立的稳态有限元数值算法，对传统共挤成型和气辅共挤成型的成型过程和离模膨胀过程进行了系统的对比分析研究，并探讨了气辅共挤成型消除整体离模膨胀的机制。结果表明，多层共挤成型芯壳层熔体的离模膨胀是由黏弹性熔体的二次流动引起，主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度。熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关，而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差大小成正比。气辅共挤成型的气辅口模段可通过气垫膜层的壁面完全滑移作用，有效减小或消除芯壳层熔体的第一和第二法向应力差，使其二次流动消失，从而达到消除口模整体离模膨胀的目的。因此，气辅多层共挤精密成型技术能精确地控制共挤成型的复合产品最终外形和尺寸与挤出口模的形状和尺寸完全相同。此外，研究结果还表明气辅共挤成型的挤出压力相对传统共挤成型可降低约30%以上。
基于传统共挤成型技术，提出一种先进的气辅多层共挤精密成型技术。研究表明，气辅共挤成型技术不仅可实现挤出制品尺寸的精确自动控制，而且还起到明显的节能降耗的效果。通过建立的稳态有限元数值算法，对传统共挤成型和气辅共挤成型的成型过程和离模膨胀过程进行了系统的对比分析研究，并探讨了气辅共挤成型消除整体离模膨胀的机制。结果表明，多层共挤成型芯壳层熔体的离模膨胀是由黏弹性熔体的二次流动引起，主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度。熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关，而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差大小成正比。气辅共挤成型的气辅口模段可通过气垫膜层的壁面完全滑移作用，有效减小或消除芯壳层熔体的第一和第二法向应力差，使其二次流动消失，从而达到消除口模整体离模膨胀的目的。因此，气辅多层共挤精密成型技术能精确地控制共挤成型的复合产品最终外形和尺寸与挤出口模的形状和尺寸完全相同。此外，研究结果还表明气辅共挤成型的挤出压力相对传统共挤成型可降低约30%以上。
2009, 26(3): 99-104.
摘要:
基于时间反转理论，对主动Lamb波复合材料结构脱层损伤成像监测技术进行了研究。分析了时间反转方法的理论基础以及对波源的信号聚焦过程。根据信号传播自身的特性，研究采用时间反转聚焦方法使损伤散射信号能量叠加放大，从而提高信号的信噪比，分析给出了具体的损伤信号时间反转聚焦增强过程；利用时间反转法对波源的自适应聚焦能力，重建信号传播波动图，通过信号聚焦显示损伤位置和区域。在玻璃纤维复合材料板上的真实损伤实验结果表明，该方法能有效提高损伤散射信号的能量，较为准确地监测出损伤的位置、大致范围等特征。
基于时间反转理论，对主动Lamb波复合材料结构脱层损伤成像监测技术进行了研究。分析了时间反转方法的理论基础以及对波源的信号聚焦过程。根据信号传播自身的特性，研究采用时间反转聚焦方法使损伤散射信号能量叠加放大，从而提高信号的信噪比，分析给出了具体的损伤信号时间反转聚焦增强过程；利用时间反转法对波源的自适应聚焦能力，重建信号传播波动图，通过信号聚焦显示损伤位置和区域。在玻璃纤维复合材料板上的真实损伤实验结果表明，该方法能有效提高损伤散射信号的能量，较为准确地监测出损伤的位置、大致范围等特征。
2009, 26(3): 105-110.
摘要:
基于复合材料孔隙率与材料密度、超声波纵波声速之间的内在联系，采用超声水浸底波反射回波法，利用5 MHz平探头测量碳纤维单向增强复合材料超声声阻抗。借助金相显微镜测试复合材料孔隙率，并利用实验进行参数标定后，建立了超声声阻抗与碳纤维增强环氧树脂复合材料孔隙率P的经验公式。对0.03 %≤P≤2.21%同批复合材料试样进行实验验证，发现声阻抗法测量结果与金相法测量结果相符。利用该方法测量孔隙率，无须测量材料声速和密度，且测量结果受孔隙形貌影响较小，易于实现，在复合材料孔隙率无损检测方面具有可行性。
基于复合材料孔隙率与材料密度、超声波纵波声速之间的内在联系，采用超声水浸底波反射回波法，利用5 MHz平探头测量碳纤维单向增强复合材料超声声阻抗。借助金相显微镜测试复合材料孔隙率，并利用实验进行参数标定后，建立了超声声阻抗与碳纤维增强环氧树脂复合材料孔隙率P的经验公式。对0.03 %≤P≤2.21%同批复合材料试样进行实验验证，发现声阻抗法测量结果与金相法测量结果相符。利用该方法测量孔隙率，无须测量材料声速和密度，且测量结果受孔隙形貌影响较小，易于实现，在复合材料孔隙率无损检测方面具有可行性。
2009, 26(3): 111-115.
摘要:
通过真空液相烧结制备出Ti(C，N)基金属陶瓷基体，并对基体表面进行双辉等离子渗碳处理。运用扫描电子显微镜(SEM) 、电子探针(EPMA)、X射线衍射(XRD)等分析手段对渗碳前后材料的显微组织形貌、成分分布以及物相组成进行分析。结果表明，双辉等离子渗碳后金属陶瓷表面富Ti、Mo、W、C、N元素，贫Ni。渗碳过程中表层高的碳活度驱使内部的Ti、Mo、W元素向外迁移，从而迫使Ni向内迁移。渗碳后，材料表层富硬质相，近表层富粘结相。渗碳处理使试样表层硬度得到提高，对横向断裂强度影响不大。
通过真空液相烧结制备出Ti(C，N)基金属陶瓷基体，并对基体表面进行双辉等离子渗碳处理。运用扫描电子显微镜(SEM) 、电子探针(EPMA)、X射线衍射(XRD)等分析手段对渗碳前后材料的显微组织形貌、成分分布以及物相组成进行分析。结果表明，双辉等离子渗碳后金属陶瓷表面富Ti、Mo、W、C、N元素，贫Ni。渗碳过程中表层高的碳活度驱使内部的Ti、Mo、W元素向外迁移，从而迫使Ni向内迁移。渗碳后，材料表层富硬质相，近表层富粘结相。渗碳处理使试样表层硬度得到提高，对横向断裂强度影响不大。
2009, 26(3): 116-121.
摘要:
采用Taylor-Ulitovsky方法制备了直径分别在6.3～28.0μm、20.2～28.0μm和14.0～35.2μm之间的玻璃包覆非晶态FeCuNbVSiB、FeBSiCMn和CoNiFeSiB微丝。通过X射线衍射、扫描电镜、振动样品磁强计分别测试了玻璃包覆微丝的组织结构、微观形貌和磁性，研究了不同成分玻璃包覆磁性合金微丝的玻璃包覆层厚度、合金芯直径对微丝磁性能的影响。结果表明了，玻璃包覆磁性合金微丝的磁性能的影响因素由大到小依次为：饱和磁致伸缩系数、微丝成分和微丝尺寸。轴向磁化时随着微丝直径及玻璃包覆层厚度的增大，3 种微丝的径向饱和场强度降低，FeCuNbVSiB和FeBSiCMn微丝的轴向矫顽力先分别由508 A/m和390 A/m降低到486 A/m和278 A/m后再升高到2570 A/m和342 A/m，CoNiFeSiB微丝的轴向矫顽力由171 A/m降低到63 A/m。
采用Taylor-Ulitovsky方法制备了直径分别在6.3～28.0μm、20.2～28.0μm和14.0～35.2μm之间的玻璃包覆非晶态FeCuNbVSiB、FeBSiCMn和CoNiFeSiB微丝。通过X射线衍射、扫描电镜、振动样品磁强计分别测试了玻璃包覆微丝的组织结构、微观形貌和磁性，研究了不同成分玻璃包覆磁性合金微丝的玻璃包覆层厚度、合金芯直径对微丝磁性能的影响。结果表明了，玻璃包覆磁性合金微丝的磁性能的影响因素由大到小依次为：饱和磁致伸缩系数、微丝成分和微丝尺寸。轴向磁化时随着微丝直径及玻璃包覆层厚度的增大，3 种微丝的径向饱和场强度降低，FeCuNbVSiB和FeBSiCMn微丝的轴向矫顽力先分别由508 A/m和390 A/m降低到486 A/m和278 A/m后再升高到2570 A/m和342 A/m，CoNiFeSiB微丝的轴向矫顽力由171 A/m降低到63 A/m。
2009, 26(3): 122-126.
摘要:
采用甲基三乙氧基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)共水解获得改性溶胶，然后将溶胶通过真空-加压设备浸注入木材内部，并发生凝胶复合制备陶瓷化木材，解决了TEOS水解溶胶制备的陶瓷化木材脆性大、耐水性差的问题。改性凝胶具有疏水性，降低了陶瓷化木材的吸水增重率，提高了抗压和抗弯曲强度等力学性能。
采用甲基三乙氧基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)共水解获得改性溶胶，然后将溶胶通过真空-加压设备浸注入木材内部，并发生凝胶复合制备陶瓷化木材，解决了TEOS水解溶胶制备的陶瓷化木材脆性大、耐水性差的问题。改性凝胶具有疏水性，降低了陶瓷化木材的吸水增重率，提高了抗压和抗弯曲强度等力学性能。
2009, 26(3): 127-132.
摘要:
以磷灰石-硅灰石(AW)生物活性多孔玻璃陶瓷支架材料为基体，采用物理包被法制备了壳聚糖(CS)/AW复合多孔支架材料，通过红外图谱分析、扫描电镜、光学显微镜、强度检测等分析测试方法，研究了复合材料的组成、微观结构、力学和矿化性能。结果发现：复合材料与AW多孔支架材料基体相比，仍具有三维贯通且分布均匀的孔隙结构，孔径尺寸约 100～500μm，孔隙率为80%左右，且力学性能明显增强，平均抗压强度可达3.11 MPa，比多孔AW支架材料基体的平均抗压强度提高了8.3倍。体外模拟体液浸泡实验表明，复合材料具有较高的矿化功能，预示材料具有较好的生物活性。这种复合材料可望作为人体非承重部位的植入骨修复体和组织工程支架使用。
以磷灰石-硅灰石(AW)生物活性多孔玻璃陶瓷支架材料为基体，采用物理包被法制备了壳聚糖(CS)/AW复合多孔支架材料，通过红外图谱分析、扫描电镜、光学显微镜、强度检测等分析测试方法，研究了复合材料的组成、微观结构、力学和矿化性能。结果发现：复合材料与AW多孔支架材料基体相比，仍具有三维贯通且分布均匀的孔隙结构，孔径尺寸约 100～500μm，孔隙率为80%左右，且力学性能明显增强，平均抗压强度可达3.11 MPa，比多孔AW支架材料基体的平均抗压强度提高了8.3倍。体外模拟体液浸泡实验表明，复合材料具有较高的矿化功能，预示材料具有较好的生物活性。这种复合材料可望作为人体非承重部位的植入骨修复体和组织工程支架使用。
2009, 26(3): 133-137.
摘要:
采用化学共沉淀法合成前驱体,经1150℃ 烧结3.5 h得到近零膨胀26 wt% ZrW2O8/ZrO2复合陶瓷，并利用X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪研究了原料中加入Al(NO3)3·9H2O对26 wt% ZrW2O8/ZrO2复合陶瓷的相组成、致密度和热膨胀性能的影响。研究结果表明，少量添加Al(NO3)3·9H2O可有效提高复合材料致密度，所得复合陶瓷的组分仍为立方结构的α-ZrW2O8和单斜的m-ZrO2，其中添加2.21 wt% Al(NO3)3·9H2O的复合材料的致密度达到理论密度的98.67%，且对复合陶瓷的热膨胀性能影响不大。其促进致密化机制为晶界处低熔点液相物质Al2(WO4)3提高了复合材料的烧结性能，消除气孔促进致密化。
采用化学共沉淀法合成前驱体,经1150℃ 烧结3.5 h得到近零膨胀26 wt% ZrW2O8/ZrO2复合陶瓷，并利用X射线衍射仪、扫描电镜和热膨胀仪研究了原料中加入Al(NO3)3·9H2O对26 wt% ZrW2O8/ZrO2复合陶瓷的相组成、致密度和热膨胀性能的影响。研究结果表明，少量添加Al(NO3)3·9H2O可有效提高复合材料致密度，所得复合陶瓷的组分仍为立方结构的α-ZrW2O8和单斜的m-ZrO2，其中添加2.21 wt% Al(NO3)3·9H2O的复合材料的致密度达到理论密度的98.67%，且对复合陶瓷的热膨胀性能影响不大。其促进致密化机制为晶界处低熔点液相物质Al2(WO4)3提高了复合材料的烧结性能，消除气孔促进致密化。
2009, 26(3): 138-146.
摘要:
采用超重力下燃烧合成技术，通过调整ZrO2体积分数，制备出不同成分与显微组织形态的ZrO2(4Y)/Al2O3复合陶瓷，研究了材料成分、显微组织与力学性能之间的关系。XRD、SEM和EDS结果表明：当ZrO2体积分数低于37%，陶瓷熔体生成为生长取向各异且以ZrO2四方相亚微米纤维镶嵌于α-Al2O3上的棒状共晶团为基体的复合陶瓷；当ZrO2体积分数高于40%，复合陶瓷基体则生长为略呈球形的ZrO2四方相微米晶粒。性能测试结果显示，随着ZrO2体积分数增加 , 陶瓷相对密度逐渐降低，陶瓷硬度与断裂韧性均在ZrO2体积分数为33%时出现最高值，而陶瓷弯曲强度则在ZrO2体积分数为29%达到最大值。
采用超重力下燃烧合成技术，通过调整ZrO2体积分数，制备出不同成分与显微组织形态的ZrO2(4Y)/Al2O3复合陶瓷，研究了材料成分、显微组织与力学性能之间的关系。XRD、SEM和EDS结果表明：当ZrO2体积分数低于37%，陶瓷熔体生成为生长取向各异且以ZrO2四方相亚微米纤维镶嵌于α-Al2O3上的棒状共晶团为基体的复合陶瓷；当ZrO2体积分数高于40%，复合陶瓷基体则生长为略呈球形的ZrO2四方相微米晶粒。性能测试结果显示，随着ZrO2体积分数增加 , 陶瓷相对密度逐渐降低，陶瓷硬度与断裂韧性均在ZrO2体积分数为33%时出现最高值，而陶瓷弯曲强度则在ZrO2体积分数为29%达到最大值。
2009, 26(3): 147-154.
摘要:
首先通过挤压成型技术制备出宽厚比为12.5的聚乙烯醇(PVA)短纤维增强地聚合物基复合材料薄板(SFRGC)，然后利用 Radmana冲击试验机系统研究了不同纤维体积分数和粉煤灰掺量的SFRGC在高速冲击载荷作用下的力学响应行为。通过激光粒度仪(LSA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等微观测试手段分析了SFRGC的微观结构和冲击破坏机制，结果表明，PVA短纤维的加入改变了地聚合物的冲击破坏模式：由脆性破坏变为延性破坏；对于不掺或掺加少量粉煤灰(≤10 wt %)的地聚合物基复合材料冲击强度高、韧性大，然而当大量粉煤灰(≥30 wt%)加入后，地聚合物基复合材料的冲击强度和韧性显著下降。另外，对SFRGC在20 次冻融和1个月硫酸侵蚀作用后的冲击响应进行了研究，探讨了SFRGC在严酷环境条件下的耐久性能。
首先通过挤压成型技术制备出宽厚比为12.5的聚乙烯醇(PVA)短纤维增强地聚合物基复合材料薄板(SFRGC)，然后利用 Radmana冲击试验机系统研究了不同纤维体积分数和粉煤灰掺量的SFRGC在高速冲击载荷作用下的力学响应行为。通过激光粒度仪(LSA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等微观测试手段分析了SFRGC的微观结构和冲击破坏机制，结果表明，PVA短纤维的加入改变了地聚合物的冲击破坏模式：由脆性破坏变为延性破坏；对于不掺或掺加少量粉煤灰(≤10 wt %)的地聚合物基复合材料冲击强度高、韧性大，然而当大量粉煤灰(≥30 wt%)加入后，地聚合物基复合材料的冲击强度和韧性显著下降。另外，对SFRGC在20 次冻融和1个月硫酸侵蚀作用后的冲击响应进行了研究，探讨了SFRGC在严酷环境条件下的耐久性能。
2009, 26(3): 155-161.
摘要:
用化学气相渗透方法，在准三维针刺炭毡中预沉积热解炭(PyC)和TaC涂层，再利用热解炭和树脂炭对该预制体进行后续致密化，制得含PyC-TaC-PyC复合界面的C/C复合材料(TaC-C/C)，并对其进行氧乙炔焰烧蚀。与C/C相比，3 vol%TaC-C/C材料耐烧蚀性能无明显提高，且无法承受长时间的氧炔焰烧蚀；而14 vol%TaC-C/C材料表现出较好的长时间耐烧蚀性能。氧炔焰烧蚀后，复合材料表面由C、TaC、(Ta，O)及Ta2O5相组成。3 vol%TaC-C/C材料表面主要形成细小弥散的烧蚀斑点(5～20s)和烧蚀凹坑(120s)；而14 vol%TaC-C/C材料表面则主要形成烧蚀斑点(5s)、较完整的氧化钽层(20s)以及烧蚀凹坑(120s)。14 vol%TaC-C/C材料在烧蚀20s后，复合材料可分为表面氧化物区、过渡区和基体区；复合材料表面完整连续的氧化钽层能有效保护复合材料。
用化学气相渗透方法，在准三维针刺炭毡中预沉积热解炭(PyC)和TaC涂层，再利用热解炭和树脂炭对该预制体进行后续致密化，制得含PyC-TaC-PyC复合界面的C/C复合材料(TaC-C/C)，并对其进行氧乙炔焰烧蚀。与C/C相比，3 vol%TaC-C/C材料耐烧蚀性能无明显提高，且无法承受长时间的氧炔焰烧蚀；而14 vol%TaC-C/C材料表现出较好的长时间耐烧蚀性能。氧炔焰烧蚀后，复合材料表面由C、TaC、(Ta，O)及Ta2O5相组成。3 vol%TaC-C/C材料表面主要形成细小弥散的烧蚀斑点(5～20s)和烧蚀凹坑(120s)；而14 vol%TaC-C/C材料表面则主要形成烧蚀斑点(5s)、较完整的氧化钽层(20s)以及烧蚀凹坑(120s)。14 vol%TaC-C/C材料在烧蚀20s后，复合材料可分为表面氧化物区、过渡区和基体区；复合材料表面完整连续的氧化钽层能有效保护复合材料。
2009, 26(3): 162-168.
摘要:
采用空间回路网法计算得到填充吸波泡沫的碳纤维复合材料格栅结构的电磁散射性能。根据格栅结构的周期性排布特征，采用Floquet 定理分析结构的周期性边界条件，将计算模型简化为一个周期单元进行电磁场分布计算。通过计算结果分析结构在不同频率、不同单元体尺寸下的吸波性能。计算表明：对于含吸波泡沫的复合材料格栅结构，其吸波性能明显好于未填充结构；格栅单元中所填充的泡沫厚度以及泡沫体积分数是影响格栅结构吸波性能的2个主要因素。
采用空间回路网法计算得到填充吸波泡沫的碳纤维复合材料格栅结构的电磁散射性能。根据格栅结构的周期性排布特征，采用Floquet 定理分析结构的周期性边界条件，将计算模型简化为一个周期单元进行电磁场分布计算。通过计算结果分析结构在不同频率、不同单元体尺寸下的吸波性能。计算表明：对于含吸波泡沫的复合材料格栅结构，其吸波性能明显好于未填充结构；格栅单元中所填充的泡沫厚度以及泡沫体积分数是影响格栅结构吸波性能的2个主要因素。
2009, 26(3): 169-174.
摘要:
根据二维编织C/SiC复合材料的细观结构及其制备工艺特点，提出了一种预测该材料热传导系数的单胞模型。模型简化了编织结构纱线的实际构型，充分考虑了编织结构复合材料由于化学气相渗透(CVI)工艺制备陶瓷基复合材料产生的孔洞对热传导系数的影响。利用单胞模型预测了二维编织C/SiC的结构参数、纤维体积含量、孔洞体积含量对复合材料热传导系数的影响规律。结果表明: 随着纤维束扭结处产生间隙与纱线宽度比值的增大，热传导系数减小；当其它参数不变时，热传导系数随着纤维体积含量和孔洞体积含量的增加而下降。利用Hot Disk热测量仪采用瞬变平面热源法测试了二维编织C/SiC复合材料面内的热传导系数，试验结果与模型预测结果吻合较好。
根据二维编织C/SiC复合材料的细观结构及其制备工艺特点，提出了一种预测该材料热传导系数的单胞模型。模型简化了编织结构纱线的实际构型，充分考虑了编织结构复合材料由于化学气相渗透(CVI)工艺制备陶瓷基复合材料产生的孔洞对热传导系数的影响。利用单胞模型预测了二维编织C/SiC的结构参数、纤维体积含量、孔洞体积含量对复合材料热传导系数的影响规律。结果表明: 随着纤维束扭结处产生间隙与纱线宽度比值的增大，热传导系数减小；当其它参数不变时，热传导系数随着纤维体积含量和孔洞体积含量的增加而下降。利用Hot Disk热测量仪采用瞬变平面热源法测试了二维编织C/SiC复合材料面内的热传导系数，试验结果与模型预测结果吻合较好。
2009, 26(3): 175-181.
摘要:
采用不同界面强度的2种2D-C/SiC试件，在空气环境中进行700℃无应力氧化试验。通过扫描电镜(SEM)分析发现：材料表面的氧化机制为反应控制，纤维均匀变细；内部的氧化机制为扩散控制，被氧化的纤维产生了缺口或者局部缩颈现象。纤维氧化使有效承载面积减小，导致材料的模量和强度下降。强界面材料模量高而强度低，断口整齐；弱界面材料模量低而强度高，纤维拔出较长。基于以上 SEM分析结果，建立了细观力学模型，对起始模量进行模拟计算，获得了与试验值比较吻合的结果。
采用不同界面强度的2种2D-C/SiC试件，在空气环境中进行700℃无应力氧化试验。通过扫描电镜(SEM)分析发现：材料表面的氧化机制为反应控制，纤维均匀变细；内部的氧化机制为扩散控制，被氧化的纤维产生了缺口或者局部缩颈现象。纤维氧化使有效承载面积减小，导致材料的模量和强度下降。强界面材料模量高而强度低，断口整齐；弱界面材料模量低而强度高，纤维拔出较长。基于以上 SEM分析结果，建立了细观力学模型，对起始模量进行模拟计算，获得了与试验值比较吻合的结果。
2009, 26(3): 182-187.
摘要:
在复合材料单搭接头的加工过程中，在搭接区端部会形成一些细观结构，从而在这些区域常存在比较严重的应力集中。应用实验和有限元方法研究了胶瘤和复合材料端部毛刺这2 种搭接区端部细观结构对受拉复合材料层合板单搭接头力学响应的影响。应用数字图像相关方法测量了搭接区端部的应变场分布情况，同时利用基于子模型技术的非线性有限元方法分析了搭接区端部细观结构的作用。实验结果与有限元分析结果吻合较好。实验和有限元结果都表明胶瘤分担了部分载荷，可以降低搭接区端部的应力集中。复合材料端部毛刺的作用与毛刺的具体结构关系密切，不同结构的毛刺对搭接区端部应力应变分布的影响是不同的。
在复合材料单搭接头的加工过程中，在搭接区端部会形成一些细观结构，从而在这些区域常存在比较严重的应力集中。应用实验和有限元方法研究了胶瘤和复合材料端部毛刺这2 种搭接区端部细观结构对受拉复合材料层合板单搭接头力学响应的影响。应用数字图像相关方法测量了搭接区端部的应变场分布情况，同时利用基于子模型技术的非线性有限元方法分析了搭接区端部细观结构的作用。实验结果与有限元分析结果吻合较好。实验和有限元结果都表明胶瘤分担了部分载荷，可以降低搭接区端部的应力集中。复合材料端部毛刺的作用与毛刺的具体结构关系密切，不同结构的毛刺对搭接区端部应力应变分布的影响是不同的。
2009, 26(3): 188-194.
摘要:
针对纤维束增强相在基体材料中的分布方式不同，建立了由固体基体和纤维束增强相两相介质组成的复合材料细观力学模型。假设该模型的细观结构呈周期性均匀分布，纤维束内的纤维接触是光滑的。采用二尺度展开法计算了复合材料的有效性能，得出了不同微结构分布的复合材料的刚度系数、横向弹性模量、泊松比和剪切模量随纤维束体分比的变化曲线，并将数值结果与实验数据进行了比较。研究表明，数值结果与实验数据有较好的吻合，增强相的分布直接影响到复合材料的力学性能。
针对纤维束增强相在基体材料中的分布方式不同，建立了由固体基体和纤维束增强相两相介质组成的复合材料细观力学模型。假设该模型的细观结构呈周期性均匀分布，纤维束内的纤维接触是光滑的。采用二尺度展开法计算了复合材料的有效性能，得出了不同微结构分布的复合材料的刚度系数、横向弹性模量、泊松比和剪切模量随纤维束体分比的变化曲线，并将数值结果与实验数据进行了比较。研究表明，数值结果与实验数据有较好的吻合，增强相的分布直接影响到复合材料的力学性能。
2009, 26(3): 195-201.
摘要:
基于等效刚度的思想，通过设定层合板的属性参数模拟了加筋板结构的力学特性，提出了一种适用于不同截面形状以及布局形式的加筋板总体失稳分析的等效层合板建模方法。利用PATRAN/NASTRAN 软件比较了反映实际壁板形状的高精度有限元模型与对应的赋有层合板属性的等效刚度简化模型。对于工程中常见形状的加强筋以及不同布局形式的壁板，2种模型的一阶线性失稳因子基本一致，从而验证了将等效层合板模型用于加筋壁板结构的稳定性分析可以满足工程精度要求，并显著提高了计算效率。
基于等效刚度的思想，通过设定层合板的属性参数模拟了加筋板结构的力学特性，提出了一种适用于不同截面形状以及布局形式的加筋板总体失稳分析的等效层合板建模方法。利用PATRAN/NASTRAN 软件比较了反映实际壁板形状的高精度有限元模型与对应的赋有层合板属性的等效刚度简化模型。对于工程中常见形状的加强筋以及不同布局形式的壁板，2种模型的一阶线性失稳因子基本一致，从而验证了将等效层合板模型用于加筋壁板结构的稳定性分析可以满足工程精度要求，并显著提高了计算效率。
2009, 26(3): 202-206.
摘要:
利用小波有限元法的优越性可方便地求解压电材料与复合材料混合层合板的某些静力学问题。根据层合结构的特点，将区间B样条尺度函数作为插值函数离散结构的平面域，应用压电材料修正后的H-R(Hellinger-Reissner)变分原理推导了压电材料的Hamilton正则方程的区间B样条小波(BSWI)元列式。该BSWI元的主要特点之一是厚度方向是解析解形式的。针对具体问题的求解，为了保证各层之间力学量和电学量的连续性，进一步应用了状态转移矩阵技术。数值算例表明所提出的区间B样条小波单元是成功的。采用推导压电材料BSWI元的方法可建立磁电弹性材料类似的BSWI元。
利用小波有限元法的优越性可方便地求解压电材料与复合材料混合层合板的某些静力学问题。根据层合结构的特点，将区间B样条尺度函数作为插值函数离散结构的平面域，应用压电材料修正后的H-R(Hellinger-Reissner)变分原理推导了压电材料的Hamilton正则方程的区间B样条小波(BSWI)元列式。该BSWI元的主要特点之一是厚度方向是解析解形式的。针对具体问题的求解，为了保证各层之间力学量和电学量的连续性，进一步应用了状态转移矩阵技术。数值算例表明所提出的区间B样条小波单元是成功的。采用推导压电材料BSWI元的方法可建立磁电弹性材料类似的BSWI元。
2009, 26(3): 207-212.
摘要:
为了分析层压复合材料层间特性，推导了将刚性元-弹簧元相结合的离散型界面单元的刚度矩阵。建立了层压板的准三维模型，即将Mindlin板单元应用于层压板的各子层，层间作用则利用上述界面单元来模拟。通过弯曲板元计算子层面内应力，通过界面单元的弹簧力确定层间应力。对受面内拉伸的多向层压板条进行了应力分析，与使用商业软件三维实体模型计算得到的层间和面内应力对比，结果表明准三维模型的计算结果合理。这种新型界面单元的优点是可用来表征层间损伤，并且能通过对弹簧刚度的消减来模拟分层损伤的演变。
为了分析层压复合材料层间特性，推导了将刚性元-弹簧元相结合的离散型界面单元的刚度矩阵。建立了层压板的准三维模型，即将Mindlin板单元应用于层压板的各子层，层间作用则利用上述界面单元来模拟。通过弯曲板元计算子层面内应力，通过界面单元的弹簧力确定层间应力。对受面内拉伸的多向层压板条进行了应力分析，与使用商业软件三维实体模型计算得到的层间和面内应力对比，结果表明准三维模型的计算结果合理。这种新型界面单元的优点是可用来表征层间损伤，并且能通过对弹簧刚度的消减来模拟分层损伤的演变。
2009, 26(3): 213-218.
摘要:
研究了东方龙虱(雄性)抱握足上吸附脚掌的形态结构、吸附机制及其在2种不同表面的吸附特性。扫描电镜观察发现其吸附脚掌由4排吸附结构及其外围的吸附刚毛群构成，其吸附结构由约15个“鞋垫”状微吸盘平行并排构成一体。吸附机制为微吸盘的真空负压吸附和刚毛群的范德华力粘附。实验测定吸附脚掌在东方龙虱鞘翅表面和玻璃表面产生的最大法向吸附力为53.3 mN，最大切向吸附力为213.5 mN。在2种表面上(干、湿状态)其切向吸附力均远大于法向吸附力，大约是法向吸附力的6～8倍，同时吸附脚掌在湿表面的切向吸附力比干表面大得多，法向吸附力却相反。法向吸附力主要由刚毛群的范德华力产生，而切向吸附力由真空吸附和范德华力共同产生。
研究了东方龙虱(雄性)抱握足上吸附脚掌的形态结构、吸附机制及其在2种不同表面的吸附特性。扫描电镜观察发现其吸附脚掌由4排吸附结构及其外围的吸附刚毛群构成，其吸附结构由约15个“鞋垫”状微吸盘平行并排构成一体。吸附机制为微吸盘的真空负压吸附和刚毛群的范德华力粘附。实验测定吸附脚掌在东方龙虱鞘翅表面和玻璃表面产生的最大法向吸附力为53.3 mN，最大切向吸附力为213.5 mN。在2种表面上(干、湿状态)其切向吸附力均远大于法向吸附力，大约是法向吸附力的6～8倍，同时吸附脚掌在湿表面的切向吸附力比干表面大得多，法向吸附力却相反。法向吸附力主要由刚毛群的范德华力产生，而切向吸附力由真空吸附和范德华力共同产生。
