留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2012年  第29卷  第2期

聚合物改性SiO2 气凝胶的常压干燥制备及表征
杨海龙, 孔祥明, 曹恩祥, 吴纯超
2012, (2): 1-9.
摘要:
以TEOS(四乙氧基硅烷)和APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)共缩聚制备SiO2凝胶后采用N3200(1,6-环己烷二异氰酸酯低聚物)对其改性, 经常压干燥制备了聚合物改性SiO2 气凝胶。采用TGA、N2吸附-脱附、SEM和单轴抗压实验等测试方法对所制备的气凝胶进行了表征。结果表明: 随气凝胶中聚合物含量的增加, 气凝胶制备过程中的收缩减小, 体积密度和弹性模量先降低后略有升高, 抗压强度降低, 开裂极限应变和破坏极限应变大幅度提高, 柔韧性较改性前大有改善。聚合物改性气凝胶内部呈现疏松多孔的网络结构, 孔隙率随聚合物含量的增加先降低后提高, 体积密度为434 kg·m-3时的热导率为0.052 W·(m·K)-1
聚合物涂层对高模量碳纤维表面性能的影响
刘占清, 张学军, 康素梅, 田艳红
2012, (2): 10-15.
摘要:
为改善碳纤维表面性能以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能, 对PAN基高模量碳纤维(HMCF)表面进行聚合物涂层处理。研究了不同潜伏性固化剂含量的聚合物涂层对HMCF表面以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能的影响。IR分析表明, 聚合物涂层与纤维或树脂基体发生了化学反应。扫描电镜和动态机械热分析的结果也说明, 聚合物涂层能够提高HMCF/树脂复合材料的界面性能。潜伏性固化剂的含量是影响纤维/树脂复合材料的界面性能的关键因素。潜伏性固化剂含量为20%的聚合物涂层涂覆后的HMCF/树脂复合材料的层间剪切强度显著提高, 达到了77.9 MPa, 较未涂覆聚合物涂层的HMCF/树脂复合材料提高了8.6%。
电化学表面处理对碳纤维结构及性能的影响
刘杰, 白艳霞, 田宇黎, 黄翔宇, 王春华, 梁节英
2012, (2): 16-25.
摘要:
采用新型电化学表面处理设备, 以10%(质量分数)NH4HCO3溶液为电解质, 对12K PAN基碳纤维进行连续化的表面处理, 探索了在提高碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的同时降低碳纤维本征拉伸强度损失的结构变化特征及规律。利用SEM、XRD、XPS、Raman等方法研究了改性前后碳纤维表面的物理和化学状态、晶体尺寸和表面有序度。结果显示, 在适当的条件下, 碳纤维/树脂复合材料的层间剪切强度提高了23.3%, 同时碳纤维的拉伸强度仅损失了4.4%。碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的提高是碳纤维表面粗糙度和表面含氧、含氮官能团共同作用的结果。表面处理后碳纤维石墨网片层尺寸减小了6.3%~27.6%, 微晶尺寸相应减小; 适度的氧化刻蚀使碳纤维表面有序度略有提高, 并且产生新的活性点; 以上两种作用减小了碳纤维的本征拉伸强度的损失量。
热氧稳定化过程温度效应对PAN纤维径向氧元素扩散速率的作用
刘杰, 王新文, 马兆昆, 梁节英
2012, (2): 26-34.
摘要:
在梯度升温和恒温两种模式下, 对聚丙烯腈(PAN)纤维进行了热氧稳定化处理, 借助FTIR、核磁共振碳谱(13C-NMR)、元素分析(EA)、DSC、X-射线能谱(EDS)、密度等多种表征手段系统研究了不同温度下热氧稳定化纤维皮-芯结构的形成机制和氧元素的扩散速率。研究结果表明: 氧化反应速率小于氧的扩散速率时, PAN纤维横截面外层与芯部差别较大, 将出现皮-芯形貌结构特征; 热氧稳定化纤维皮-芯结构的产生不但与温度有关, 而且与升温模式密切相关; EDS表征方法可以有效地量化不同温度下, 热氧稳定化纤维径向氧元素的扩散速率, 同时可直观显示出氧在纤维截面不同区域的结合速率。
高性能BaTiO3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用
党宇, 王瑶, 邓元, 张烨, 张传玲, 李茂
2012, (2): 35-39.
摘要:
选用柔性高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)作为基体, 纳米钛酸钡陶瓷(BaTiO3)作为填充相, 采用简单的溶液共混以及流延工艺制备BaTiO3/PVDF薄膜。通过SEM观察了复合材料体系的微观结构, 研究了BaTiO3/PVDF介电复合材料的介电性能。把所制备的BaTiO3/PVDF复合材料薄膜(70 mm×30 mm×25 μm, 电极面积: 600 mm2)加工成卷绕式薄膜电容器, 研究了该电容器的电容、损耗、击穿电压以及温度稳定性等性能。结果表明, BaTiO3/PVDF复合材料具有良好的介电性能, 其薄膜电容器性能优异, 电容值为3.34 nF, 损耗低于0.03, 在测试频率范围内保持稳定, 击穿电压达到1.3 kV, 并且在100 ℃以内能保持良好的电容性能。
热膨胀工艺硅橡胶芯模对复合材料圆管成型的影响
罗辑, 辛朝波, 顾轶卓, 李敏, 李艳霞, 张佐光
2012, (2): 40-45.
摘要:
在建立硅橡胶芯模尺寸及工艺间隙设计公式的基础上, 采用硅橡胶热膨胀工艺制备了碳纤维/双马树脂复合材料圆管, 考察了不同厚度硅橡胶芯模对成型过程温度分布及预浸料铺层内部树脂压力的影响, 并分析了圆管的成型质量。结果表明: 硅橡胶芯模的厚度对温度分布影响较大, 厚度为5 mm时, 温度分布比较均匀; 铺层内的树脂压力能够达到设计压力, 但不同位置的加压点和压力大小不同; 所制备的碳纤维/双马树脂复合材料圆管表面质量良好, 内部没有明显缺陷, 且厚度均匀, 证明了所设计模具方案的合理性。
湿热环境对PMI泡沫夹芯复合材料性能的影响
董安琪, 段跃新, 肇研, 蔡吉
2012, (2): 46-52.
摘要:
采用聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫、碳纤维增强环氧树脂(EW220/5258)复合材料面板制备了PMI泡沫夹芯复合材料, 研究了PMI泡沫夹芯复合材料、EW220/5258复合材料面板及PMI泡沫芯材的吸湿特性, 并讨论了湿热对PMI泡沫夹芯复合材料的压缩性能及介电性能的影响。结果发现: PMI泡沫夹芯复合材料的饱和吸湿时间为96 h, 饱和吸湿率为1.7%, EW220/5258复合材料面板会对PMI泡沫芯材起到一定的保护作用, 阻止水汽进入泡沫, 提高PMI泡沫夹芯复合材料的耐湿热性; 由于水分子的增塑作用, 湿热处理后PMI泡沫夹芯复合材料的压缩强度有所下降, 强度保持率约为65.87%, 湿热处理初期对其影响较大; 湿热处理后, 在7~18 GHz的测试范围内, PMI泡沫夹芯复合材料的损耗角正切从0.008上升到0.012, 介电常数几乎不变。
阻燃协效剂与膨胀型阻燃剂在木粉/聚丙烯复合材料中的阻燃协效性
刘玉桂, 任元林
2012, (2): 53-58.
摘要:
采用膨胀型阻燃剂(IFR)分别与蒙脱土(MMT)、硼酸锌(ZB)、MnO2阻燃协效剂复配制备了阻燃型红松木粉/聚丙烯复合材料。借助TG、DTG、DSC热分析技术深入探讨了IFR与阻燃协效剂间的协效性; 并利用FTIR、SEM对协效性进行了验证。结果表明: 三种阻燃协效剂与IFR间都存在一定的协效性; MMT的加入降低了热分解过程的热释放量, 并显著提高了材料的残炭量; ZB的协效性主要体现在热分解的第二阶段, 并使最终的残渣呈现出一种泡状结构; 而MnO2主要在热分解的第一阶段发挥作用, 可催化聚磷酸铵(APP)提前分解, 同时降低体系的热解速率, 并使残渣致密化。
高比表面积炭黑/聚丙烯导电复合材料
曹清华, 孟庆荣, 贾伟灿, 丁宏亮, 沈烈
2012, (2): 59-64.
摘要:
研究了高比表面积炭黑(Ketjen black, KB)填充聚丙烯复合材料(KB/PP)的导电性能及体积电阻率-温度特性。结果表明, 当KB填充含量达到0.5%~1.5%(体积分数)时, KB/PP复合材料出现电渗流行为, 表现出优异的室温导电性能。同时, KB/PP复合材料的体积电阻率-温度特性曲线呈现出特殊的负温度系数-正温度系数-负温度系数(NTC-PTC-NTC)三阶段特征, 体积电阻率随温度的上升, 先出现下降产生第一个NTC效应, 然后出现PTC效应及第二个NTC效应。在相对低温范围内, 第一个NTC效应具有良好的稳定性和重复性。KB表面的电子跃迁导电、基体体积膨胀两种效应的叠加是造成KB/PP复合材料出现三阶段特征的原因。
介孔分子筛/聚双环戊二烯复合材料的制备
陆昶, 黄新辉, 赫玉欣, 张玉清
2012, (2): 65-72.
摘要:
将负载催化剂的SBA-15型介孔分子筛(方法1)、偶联剂表面改性的SBA-15 (方法2)、偶联剂表面改性后负载催化剂的SBA-15 (方法3), 采用原位聚合法分别制备了SBA-15/聚双环戊二烯(PDCPD)复合材料。研究了不同制备方法对SBA-15/PDCPD力学性能的影响。结果表明, 对于方法2, 虽然偶联剂改性SBA-15可提高与PDCPD界面作用力, 但由于分子筛孔道中的双环戊二烯(DCPD)单体难以发生聚合反应, 导致复合材料的力学性能较PDCPD没有明显改善。采用方法1及方法3可使PDCPD分子链在SBA-15孔道中生成, 改善了PDCPD基体与SBA-15的界面作用力, 使复合材料的力学性能明显改善。采用方法1, SBA-15/PDCPD质量比为2∶100时, 复合材料拉伸强度较PDCPD提高了24.5%, 弯曲强度提高了24%。采用方法3制备的复合材料中偶联剂分子占据了SBA-15孔道空间, 导致孔道中生成聚合物分子链数量较方法1少, 使其力学性能提高幅度低于方法1, 但优于方法2。
多壁碳纳米管/尼龙6复合材料的液相共混法制备及其性能
徐丽华, 邱丽, 杨永珍, 刘旭光, 许并社
2012, (2): 73-78.
摘要:
通过液相共混法制备了多壁碳纳米管/尼龙6(MWCNTs/PA6)复合材料, 研究了不同MWCNTs改性方法及添加量对复合材料热性能和结晶性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、FTIR、DSC、XRD 和 TG对MWCNTs/PA6复合材料进行表征。结果表明: MWCNTs的加入提高了PA6的热稳定性, 且胺功能化的MWCNTs(d-MWCNTs)表现尤为明显; 当d-MWCNTs的质量分数为7.5%时, MWCNTs/PA6复合材料结晶度从48.09%提高到56.62%, 聚合物大分子之间的缠绕度最低。
磷石膏/聚氨基酸医用多孔复合材料的制备与表征
张婷婷, 魏克冰, 张云飞, 李鸿, 吕国玉, 杨爱萍, 严永刚
2012, (2): 79-86.
摘要:
用化学共沉淀法合成了钙磷原子比(Ca/P)为1.50和1.67的磷石膏(PG), 用熔融聚合法制备四元氨基酸共聚物(PAA4), 用挤出发泡法制备了两种磷石膏/四元氨基酸共聚物(PG/PAA4)多孔复合材料。通过TGA、SEM、XRD、IR、EDS等对两种复合材料的组成结构进行了表征, 并研究了复合材料在磷酸缓冲液(PBS)中的体外降解性能。结果表明: 无机组分PG在两种复合材料中分布均一, 质量分数均为60%左右; PG/PAA4复合材料的孔径为100~400 μm, 孔隙率在60%左右; 多孔复合材料的有机和无机相之间有化学作用。PG/PAA4复合材料具有良好的体外降解性能, 其失重率随PG钙磷比的增加而增加, 降解液的pH值维持在6.9~7.4之间。PG/PAA4复合材料降解后, 其表面沉积了片状钙磷化合物, 推测该复合材料可能具有生物活性。
海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备与性能
罗传旭, 赵名艳, 李立华, 周长忍, 李志昌
2012, (2): 87-92.
摘要:
通过化学发泡-冷冻干燥-粒子滤出复合法制备聚乳酸(PLLA)大孔支架, 然后在大孔内以海藻酸钠(SA)、碳酸钙、葡萄糖酸内酯(GDL)为原料, 通过原位相转变制备海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料(CA/PLLA); 分别利用SEM、压缩强度测试和细胞培养对CA/PLLA支架的形貌、力学性能及生物相容性进行了研究。结果表明: PLLA具有直径小于2 mm、孔道相互连通的孔洞, 且在大孔中能够形成均匀的CA。CA/PLLA复合材料的压缩强度(2.74 MPa)远大于单一的海藻酸钙水凝胶的压缩强度(0.10 MPa)。在CA/PLLA复合支架中, 软骨细胞呈簇状圆形生长状态, 与其在天然软骨陷窝里生长状态一致。这种软硬结合、天然与合成高分子杂化的CA/PLLA复合材料的力学强度和生物相容性同时得到提高, 可进一步作为骨和软骨修复材料研究。
Mg-Cu密度梯度材料的流延法制备
李君, 罗国强, 沈强, 张联盟, 祝洪喜, 邓承继
2012, (2): 93-97.
摘要:
当密度分布指数p=2时, 根据密度分布函数设计的材料密度和厚度要求, 叠层不同组分不同厚度流延膜烧结制备了Mg-Cu密度梯度材料。通过XRD、光学显微镜、SEM、超声波扫描显微镜等对材料显微结构、不同层间结合及平整性、密度进行了表征。结果表明: 所制备的Mg-Cu密度梯度材料整体致密, 中间层的平整性和平行度较好, 结合紧密, 不存在明显的界面扩散, 密度和厚度方向的分布满足密度分布函数(p=2)要求。
掺杂Mg对纳米CoFe2O4/SiO2复合薄膜结构和磁性的影响
刘宇, 李季, 张玉梅, 华杰, 刘梅, 李海波
2012, (2): 98-102.
摘要:
采用溶胶-凝胶旋涂法制备了纳米Co1-xMg xFe2O4/SiO2(x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) 复合薄膜。利用XRD、SEM、原子力显微镜、振动样品磁强计对薄膜的结构、形貌和磁性进行了分析, 研究了Mg2+含量对样品结构和磁性的影响。结果表明, 样品中Co1-xMg xFe2O4具有尖晶石结构, 晶粒尺寸在38~46 nm之间。随着Mg2+含量的增加, Co1-xMg xFe2O4的晶格常数减小, 样品的饱和磁化强度减小, 矫顽力先增大后减小。样品Co0.4Mg0.6Fe2O4/SiO2垂直和平行膜面的矫顽力分别为350.7 kA·m-1和279.4 kA·m-1, 剩磁比分别为67.2%和53.9%, Co1-xMg xFe2O4/SiO2复合薄膜具有较明显的垂直磁各向异性。
新型铜基受电弓滑板材料的制备与性能
罗骥, 曹慧钦, 贾步超, 杨薇薇, 陈存广
2012, (2): 103-108.
摘要:
以弥散强化铜为基体, 镀铜石墨为润滑组元, 采用真空加压烧结方法成功制备了新型石墨/铜受电弓滑板材料。研究了烧结温度对材料致密度的影响; 对比分析了不同类型铜基体对石墨/铜复合材料性能的影响; 考察了石墨质量分数为6%、8%、10%和12%时, 石墨/弥散强化铜复合材料(Graphite/ODS-Cu)的导电性、冲击韧性及摩擦系数。结果表明: 烧结温度对材料致密度影响较大, 石墨/弥散强化铜复合材料在加压烧结温度达到950 ℃后全致密; 采用弥散强化铜为基体, 提高了滑板的力学性能, 当石墨含量为10%时, 其导电性能下降不明显, 但是冲击韧性远远高于采用普通铜粉为基体的样品; 石墨含量对滑板的性能影响较大, 样品的导电性和冲击韧性随着石墨含量的增加而急剧下降, 在石墨含量增加到10%时, 其电阻率和冲击韧性分别为0.65 μΩ·m和6.8 J·cm-2; 摩擦系数随着石墨含量的增加而降低, 在石墨含量为10%时, 其摩擦系数为0.231。
多层喷射共沉积制备 SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料
贺毅强
2012, (2): 109-114.
摘要:
采用多层喷射沉积工艺制备SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料, 研究了雾化及沉积工艺参数对沉积坯状态及SiC颗粒捕获的影响。结果表明, 液流直径大、雾化气体压力小、喷射高度小会导致沉积坯组织恶化, 反之则造成收得率低、致密度低。雾化器扫描不均匀则会造成沉积坯形状不均匀, 而且会由于热量集中导致显微组织恶化。SiC颗粒输送压力的提高有利于SiC颗粒的捕获以及颗粒的均匀分布。多层喷射沉积制备SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si的优化工艺参数为: 液流直径3.6 mm, 雾化气体压力0.8 MPa, 喷射高度200 mm, SiC 颗粒输送压力0.5 MPa。 沉积坯存在两种SiC-Al界面: 晶态Si界面层与非晶态SiO2界面层。
三维编织碳/环氧复合材料力学性能测试及破坏机制
孟松鹤, 田晓晓, 杜善义, 李佳, 韦利明, 许承海
2012, (2): 115-120.
摘要:
通过宏观拉压试验, 研究了三维正交编织碳/环氧复合材料的拉伸和压缩力学性能。对试验过程进行了声发射分析, 对断口进行了扫描电镜观察分析, 给出了该类材料的拉伸和压缩破坏机制。结果表明: 三维正交编织碳/环氧复合材料有良好的拉伸和压缩力学性能; 三维正交编织复合材料在拉伸和压缩载荷作用下的断裂均为脆性断裂, 拉伸试验的主要破坏现象是纤维断裂拔出, 而压缩试验则是纤维剪切破坏; 通过声发射参数分析可以基本判定该类材料损伤过程中的损伤类型。
E-GFRP单向板疲劳性能及失效机制的实验研究
石文静, 胡伟平, 张淼, 孟庆春
2012, (2): 121-129.
摘要:
对铺设角分别为0°、30°、45°、90°的玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂单向板进行拉-拉疲劳试验, 得到不同铺设角玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂(GFRP)单向板疲劳数据, 通过分析不同铺设角单向板中值S-N曲线及正则应力-寿命曲线特点, 得到了单向板疲劳性能随铺设角变化的关系。并且基于对不同铺设角单向板疲劳断口的宏观及微观形貌的分析, 研究了铺设角对单向板的疲劳损伤机制、失效模式的影响。分析表明, 对应于不同的铺设角, 单向板存在不同的失效机制, 从而导致不同形式的损伤模式。
基于界面单元的复合材料层间损伤分析方法
关志东, 刘德博, 李星, 黎增山
2012, (2): 130-134.
摘要:
为了研究复合材料层间损伤, 建立了一种新型零厚度界面单元模型, 可以准确地预测复合材料 Ⅰ 型层间裂纹扩展。模型包括本构关系建立、损伤准则和损伤演化引入, 并在大型商用有限元软件ABAQUS用户单元子程序VUEL中实现, 采用显示积分方法求解, 不存在收敛性问题, 同时允许使用较粗的有限元网格。最后将该模型应用于国产碳纤维增强树脂基复合材料(CCF300/5428)双悬臂梁试验(DCB)模拟分析中, 结果表明, 此界面单元模型能够准确模拟复合材料层板 Ⅰ 型裂纹扩展, 为复合材料层间损伤分析提供了一种有效的方法。
复合材料双曲度大网格高精度单元研究
王富生, 谯盛军, 华林, 岳珠峰
2012, (2): 135-144.
摘要:
基于四节点Timoshenko层合梁理论和八节点薄壳单元相关理论, 通过自编四节点板单元和八节点壳单元, 实现了加筋前后双曲度复合材料薄壳单元的大网格高精度计算。结果表明: 八节点单元精度稍高, 但四节点单元分析的时间更短, 因而效率更高, 更具有工程实用性; 筋条网格尺寸大小对计算精度影响小。研究成果可用于大规模复合材料双曲度结构设计和分析。
颗粒随机分布复合材料的细观构造对有效热传导系数的影响
陈云, 于艳
2012, (2): 145-149.
摘要:
结合建立的颗粒随机分布复合材料的微结构模型和基于均匀化理论统计的双尺度计算方法, 针对氮化硼颗粒增强高密度聚乙烯(BN/HDPE)复合材料, 研究了颗粒形状、体积分数和空间分布参数等微结构特征对复合材料有效热传导系数的影响。结果表明: 颗粒体积分数的增加将导致有效热传导系数升高; 球形颗粒的位置参数、长椭球颗粒的取向程度都对有效热传导系数有重要影响。数值试验表明, 材料的微结构特征对复合材料的有效热传导系数具有极大影响。
压电复合材料层板弱界面的四种力电热物理模型
舒小平
2012, (2): 150-159.
摘要:
基于对压电复合材料层合结构弱界面弹性场、电场、温度场的宏观和细观尺度分析, 构建了四种界面力-电-热模型, 分别为非耦合型、耦合型和混合型。依据这些界面模型, 得到了柱面弯曲简支压电复合材料层板的力-电-热多场耦合解。结果表明, 损伤界面的多场耦合物理描述介于宏观和细观尺度之间, 需要多尺度考虑, 且基于不同尺度的描述也可获得相似的规律。在热载和力载下, 不同的界面模型对弹性场影响趋同、差异甚小, 而对电场和温度场, 四种模型的影响各异、但规律相似; 在电载作用下, 不同的界面模型无论对弹性场还是电场, 都有显著的影响。
缝合复合材料层板低速冲击及冲击后压缩实验研究
毛春见, 许希武, 郑达
2012, (2): 160-166.
摘要:
通过对缝合复合材料层板进行低速冲击和冲击后压缩实验, 研究了不同类型的缝合复合材料层板的冲击损伤特性及冲击后压缩的剩余强度。实验研究表明: 基体损伤和分层是缝合层板与未缝合层板低速冲击的主要损伤模式, 缝合层板具有更好的抗冲击性能, 更高的冲击后压缩强度。缝合密度越大的层板其抗冲击性能越好, 冲击后压缩强度越高。缝合方向为0°的缝合层板较缝合方向为90°的缝合层板具有更好的抗冲击性能和更高的冲击后压缩强度。增加0°方向铺层, 减少45°、-45°方向铺层, 可以提高缝合层板的抗冲击性能和冲击后压缩强度。
三维四向编织复合材料的黏弹性能
袁欣, 孙慧玉
2012, (2): 167-171.
摘要:
基于均匀化理论建立了预测具有微观周期性结构复合材料黏弹性能的力学模型。利用此模型并结合有限元法分别研究了纤维束和三维编织复合材料的黏弹性能。通过对计算结果的分析, 给出了三维编织复合材料黏弹性能随工艺参数变化的规律。结果表明, 三维编织复合材料编织方向的黏弹性效应随编织角的增大而增强, 随纤维体积比的增大而减弱, 此规律与实验结论一致。
复合材料蜂窝板脉冲热像检测和调制热像检测的比较研究
郭兴旺, 许文浩
2012, (2): 172-179.
摘要:
为了探索适合复合材料蜂窝板缺陷检测的红外热像检测法及热像信号处理方法, 对蜂窝板的脉冲热像检测(PT)、调制热像检测(MT)及几种热像信号处理方法的缺陷检测能力进行了比较。在脉冲热像检测中, 用脉冲相位法进行热像序列处理, 并与最佳原始热像进行比较。在调制热像检测中, 提出用离散傅里叶级数法和相关系数法进行热像序列处理, 并与经典的四点法进行比较。研究结果表明, 在蜂窝板脱粘缺陷的检测中, 调制热像法的检测效果好于脉冲热像法。在调制热像法的信号处理中, 离散傅里叶级数法和相关系数法的应用效果均好于四点法。在最佳调制频率下, 以"调制热像-离散傅里叶级数"法进行蜂窝板脱粘缺陷的检测具有最大的缺陷探测能力。
Z 向增强泡沫夹芯复合材料冲击损伤及冲击后压缩性能
段友社, 郭书良, 吴刚, 侯军生
2012, (2): 180-185.
摘要:
基于热压罐成型工艺, 选择了树脂柱Z向增强泡沫芯材、碳纤维Z向增强泡沫芯材、Kevlar纤维缝纫增强泡沫芯材3种Z向增强复合材料结构, 对夹芯结构进行了低速冲击损伤和冲击后压缩(CAI)性能研究, 考察了不同Z向增强方式对冲击损伤面积和破坏模式的影响。结果表明, Z向增强对泡沫芯材产生了初始损伤, 其冲击后损伤面积大于未增强泡沫夹芯结构; 但Z向增强改变了夹芯结构的压缩破坏机制。通过选用合适的Z向增强材料和Z向增强参数, 能够提高夹芯结构的压缩强度和CAI强度。其中当增强材料为碳纤维, 增强参数为10 mm×10 mm时, 压缩强度提高了13%, CAI强度提高超过40%。
含脱胶缺陷复合材料L形接头拉脱强度实验研究
王雪明, 谢富原
2012, (2): 186-191.
摘要:
为考察脱胶缺陷对整体化结构在面外拉伸载荷下承载能力的影响, 实验研究了脱胶形状、间距、位置和尺寸对L形接头拉脱强度的影响规律, 定量评估了脱胶对L形接头拉脱强度的影响程度, 提出了脱胶缺陷对L形接头拉脱强度影响的定量表征参数。结果表明, L形接头的拉脱强度对脱胶形状、脱胶间距的变化不敏感, 对脱胶位置和脱胶尺寸的变化较为敏感; 位于填充区所在胶接面区域的脱胶对L形接头拉脱强度影响最大; 随着脱胶尺寸特别是填充区所在胶接面脱胶尺寸的增大, 拉脱强度显著降低。
2.5维C/SiC复合材料经向拉伸性能
孔春元, 孙志刚, 高希光, 宋迎东
2012, (2): 192-198.
摘要:
将微观尺度的强度预测模型与单胞尺度有限元模型相结合, 建立了2.5维C/SiC复合材料的双尺度强度预测模型。该模型首先计算微观尺度的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能, 然后将其带入单胞模型, 对不同边界条件下单胞模型的弹性模量进行折减, 统计单胞模型的平均应力与应变, 最后得到单胞尺度的应力-应变关系和最终失效时的力学性能。通过2.5维C/SiC复合材料常温和高温条件下的经向单轴拉伸试验, 得到了2.5维C/SiC复合材料经向拉伸过程的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能。结果表明, 理论分析结果与实验值基本一致, 验证了该方法的有效性。
压电复合材料的共线周期性裂纹平面问题的电弹性场分析
冯中华, 刘官厅
2012, (2): 199-204.
摘要:
利用复变函数知识、半逆解法及待定系数法, 研究了压电复合材料的共线周期性裂纹问题, 给出了在电不可渗透边界条件下的应力、电位移、应力强度因子、电位移强度因子和机械应变能释放率的解析解。当裂纹间距趋于无穷时, 共线周期性裂纹退化为一条单裂纹, 得到了压电复合材料一条单裂纹的结果。通过数值算例讨论了共线周期性裂纹的裂纹长度、裂纹间距和机电载荷对机械应变能释放率的影响规律。结果表明, 机械应变能释放率随着共线周期性裂纹的裂纹长度、共线周期性裂纹的裂纹间距、机械载荷和正电场的增大而增大, 随着负电场的增大而减小。
层合轧压SMAT纳米化304不锈钢材料渐进损伤模拟
王晓强, 章继峰, 王振清, 周松, 万云
2012, (2): 205-212.
摘要:
基于表面机械研磨处理技术(SMAT)和温轧工艺, 可以加工出具有高强度和理想韧性的层合纳米化结构材料。为了研究层合轧压SMAT纳米化304不锈钢材料的变形行为及随后的损伤起始与演化过程, 采用内聚有限元方法, 建立了用于预测该材料力学性能的有限元模型。基于该模型, 评估了材料中纳米晶层性质, 包括法向内聚强度、切向内聚强度、损伤演化断裂能和体积含量对材料整体强度和韧性的影响。通过比较数值仿真结果与实验结果, 验证了模型的合理性和准确性。同时预测结果表明, 增加纳米晶层的内聚强度和减小其断裂能都能提高材料的韧性; 增加纳米晶层的体积含量, 材料的整体韧性降低, 但强度增加。
分布载荷作用下简支功能梯度夹层板的弯曲分析
李华东, 朱锡, 梅志远, 邱家波, 张颖军
2012, (2): 213-217.
摘要:
研究了四边简支具有功能梯度芯材的夹层板在分布载荷作用下的弯曲问题。基于Reissner假设, 根据功能梯度材料的本构方程得出了应力、位移及内力的表达式, 得到功能梯度夹层板的平衡方程; 针对四边简支的边界条件, 通过将挠度 w 与横向剪力 QxQy 用双三角级数展开的方法, 求解平衡方程。采用本文方法分别求解了均布载荷作用下、芯材弹性模量线性变化的功能梯度夹层板与芯材为均质各向同性材料的夹层板的弯曲挠度, 并通过与经典解及有限元解进行比较, 证明了本文方法的正确性。
开口层板孔口缝合补强的有限元研究
曹效昂, 杨杰, 韩小平
2012, (2): 218-227.
摘要:
为了研究复合材料开口缝合补强结构的不同缝合参数(针距、行距、边距、缝合线模量等)对孔边应力、应变分布的影响, 提出了一种缝合线计算模型。通过有限元模拟计算, 并结合实验结果, 分析讨论了孔边及邻近区域应力、应变的分布规律, 给出了孔口缝合参数合理的设计方法及相关结论。研究表明, 不同缝合参数对于孔边附近应力及应变集中有明显的影响。
基于聚焦粒子束技术的碳纤维单丝断裂韧性实验研究
武玉芬, 张博明, 张卫方
2012, (2): 228-232.
摘要:
以商用碳纤维T300和T800为研究对象, 采用聚焦粒子束(FIB)技术精确刻蚀了碳纤维单丝的缺陷, 分析了碳纤维单丝的断裂性能。通过单丝拉伸试验获得碳纤维拉伸强度, 并利用扫描电镜观察试件的断裂截面, 基于镜像方法和Griffith断裂理论获得拉伸强度与镜像半径之间的关系, 进而对碳纤维单丝的断裂韧性 KIC进行了估算。结果表明: 采用FIB刻蚀缺陷的方法估算得到的T300碳纤维单丝的 KIC 为1.32 MPa·m1/2, 与采用试剂溶解方法得到的数据(1.25 MPa·m1/2)相比较, 两者相差小于10%。