2008年 第25卷 第4期
2008, 25(4): 1-6.
摘要:
使用硫酸钙晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性，研究改性前后、改性条件、晶须长度及晶须加入量对聚氨酯环氧树脂粘接性能的影响，并分析了晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制。实验结果表明，晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制为裂纹在晶须/基体界面处发生偏转，从而阻碍了裂纹的扩展。当使用长度较短、经有机化处理后的晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性时，可使改性后的聚氨酯环氧树脂对LY12铝合金的粘结强度得到较大提高，其室温剥离强度提高27%，100℃及-70℃剪切强度分别提高了39%和10%，晶须对聚氨酯环氧树脂高温性能的改善尤为明显。
使用硫酸钙晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性，研究改性前后、改性条件、晶须长度及晶须加入量对聚氨酯环氧树脂粘接性能的影响，并分析了晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制。实验结果表明，晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制为裂纹在晶须/基体界面处发生偏转，从而阻碍了裂纹的扩展。当使用长度较短、经有机化处理后的晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性时，可使改性后的聚氨酯环氧树脂对LY12铝合金的粘结强度得到较大提高，其室温剥离强度提高27%，100℃及-70℃剪切强度分别提高了39%和10%，晶须对聚氨酯环氧树脂高温性能的改善尤为明显。
2008, 25(4): 7-12.
摘要:
研究了一种刚性和柔性胺混合型固化剂（芳香胺DETD和聚醚胺D-400）固化环氧树脂浇铸体的力学性能、材料断裂表面的微观形貌和玻璃化转变温度等性能。结果表明：当D-400加入量占固化剂总量的40%时，其室温拉伸强度呈现最大值，为82.52 MPa，弹性模量为2.30 GPa，与未加D-400的体系相比分别提高了6.3%和14.4%，其低温冲击强度提高了14%。对冲击断面形貌进行扫描电子显微分析表明：D-400的加入致使断口形貌变得粗糙，抗开裂能力得到提高。热分析实验结果显示，体系的玻璃化转变温度随着D-400含量的增加而降低。此外，还探讨了环氧树脂体系低温增韧机制。
研究了一种刚性和柔性胺混合型固化剂（芳香胺DETD和聚醚胺D-400）固化环氧树脂浇铸体的力学性能、材料断裂表面的微观形貌和玻璃化转变温度等性能。结果表明：当D-400加入量占固化剂总量的40%时，其室温拉伸强度呈现最大值，为82.52 MPa，弹性模量为2.30 GPa，与未加D-400的体系相比分别提高了6.3%和14.4%，其低温冲击强度提高了14%。对冲击断面形貌进行扫描电子显微分析表明：D-400的加入致使断口形貌变得粗糙，抗开裂能力得到提高。热分析实验结果显示，体系的玻璃化转变温度随着D-400含量的增加而降低。此外，还探讨了环氧树脂体系低温增韧机制。
2008, 25(4): 13-17.
摘要:
采用熔体共混法制备了炭黑（CB）/高密度聚乙烯（HDPE）导电复合材料。研究了硝酸氧化对CB/HDPE导电复合材料正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）效应和电性能稳定性的影响。结果表明，填充氧化炭黑（CB-O）提高了CB-O/HDPE体系的电性能稳定性和PTC强度，部分消除或降低了复合材料的NTC效应。而CB-O/HDPE体系的室温电阻率比CB/HDPE体系只增加了0.3个数量级，但比经过交联处理的CB/HDPE（CB/crosslinked-HDPE）体系降低了1个数量级。CB-O/HDPE复合材料性能的改善主要是由于CB经氧化后，表面羧基、羟基等极性基团含量增加，抑制了CB粒子高温时的自团聚作用，减弱了体系的NTC效应；同时CB表面微晶晶界处导电性较差区域的减少，提高了CB的导电性,，并且CB-O表面大量孔洞和裂缝的形成，增强了CB-O与HDPE的物理吸附作用，提高了复合材料的电性能稳定性。
采用熔体共混法制备了炭黑（CB）/高密度聚乙烯（HDPE）导电复合材料。研究了硝酸氧化对CB/HDPE导电复合材料正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）效应和电性能稳定性的影响。结果表明，填充氧化炭黑（CB-O）提高了CB-O/HDPE体系的电性能稳定性和PTC强度，部分消除或降低了复合材料的NTC效应。而CB-O/HDPE体系的室温电阻率比CB/HDPE体系只增加了0.3个数量级，但比经过交联处理的CB/HDPE（CB/crosslinked-HDPE）体系降低了1个数量级。CB-O/HDPE复合材料性能的改善主要是由于CB经氧化后，表面羧基、羟基等极性基团含量增加，抑制了CB粒子高温时的自团聚作用，减弱了体系的NTC效应；同时CB表面微晶晶界处导电性较差区域的减少，提高了CB的导电性,，并且CB-O表面大量孔洞和裂缝的形成，增强了CB-O与HDPE的物理吸附作用，提高了复合材料的电性能稳定性。
2008, 25(4): 18-23.
摘要:
为了预测固化反应的进程，采用STA 449C型差示扫描量热仪，用等温DSC法研究了室温下成膜、中温固化的RFI工艺用(E-44/E-21(6/4，质量比))/GA-327＝100/40(质量比)环氧树脂体系在80、90、100、110、120℃下的固化过程，通过Matlab数据拟合良好性统计法得到了n级固化模型、自催化模型及复合模型方程中的各个参数值。根据R2和离差平方和SSE确定了适合的动力学模型。研究表明：该树脂体系的固化反应具有自催化和扩散控制的特征，低温下受扩散控制的影响更大；该体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型，其表观活化能Ea为56.7kJ/mol，指前因子A为1.18×107 s-1，固化反应的反应级数m、n分别为0.529和1.561。
为了预测固化反应的进程，采用STA 449C型差示扫描量热仪，用等温DSC法研究了室温下成膜、中温固化的RFI工艺用(E-44/E-21(6/4，质量比))/GA-327＝100/40(质量比)环氧树脂体系在80、90、100、110、120℃下的固化过程，通过Matlab数据拟合良好性统计法得到了n级固化模型、自催化模型及复合模型方程中的各个参数值。根据R2和离差平方和SSE确定了适合的动力学模型。研究表明：该树脂体系的固化反应具有自催化和扩散控制的特征，低温下受扩散控制的影响更大；该体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型，其表观活化能Ea为56.7kJ/mol，指前因子A为1.18×107 s-1，固化反应的反应级数m、n分别为0.529和1.561。
2008, 25(4): 24-28.
摘要:
采用硅酸四乙酯(TEOS)作为无机前聚物，纤维素为有机组分，利用溶胶-凝胶法在非均相乙醇溶液中制备了纳米SiO2/纤维素复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)对复合材料的形貌、结构以及热稳定性进行表征。讨论了SiO2含量对材料力学性能的影响。研究了主要因素碱催化剂氨水对纤维素与SiO2复合效果的影响。结果表明，纳米复合材料的弹性模量、拉伸强度随SiO2含量的增加先增加后减少，质量分数分别为3.1％、10.6％时弹性模量、拉伸强度达到最大。氨水加入量为3.70×10-4 mol/L时，纤维素与SiO2的复合效果最佳。非均相制备的纳米SiO2/纤维素复合材料同样也明显提高了纤维素材料的疏水性、热稳定性和力学性能。
采用硅酸四乙酯(TEOS)作为无机前聚物，纤维素为有机组分，利用溶胶-凝胶法在非均相乙醇溶液中制备了纳米SiO2/纤维素复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)对复合材料的形貌、结构以及热稳定性进行表征。讨论了SiO2含量对材料力学性能的影响。研究了主要因素碱催化剂氨水对纤维素与SiO2复合效果的影响。结果表明，纳米复合材料的弹性模量、拉伸强度随SiO2含量的增加先增加后减少，质量分数分别为3.1％、10.6％时弹性模量、拉伸强度达到最大。氨水加入量为3.70×10-4 mol/L时，纤维素与SiO2的复合效果最佳。非均相制备的纳米SiO2/纤维素复合材料同样也明显提高了纤维素材料的疏水性、热稳定性和力学性能。
2008, 25(4): 29-34.
摘要:
以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料作为增强填料，采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。改变填料形状、加入量及尺寸大小，研究其对复合材料性能的影响。结果表明：用废弃粉料与短切玻璃纤维作为组合增强体制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉料作为增强体的力学性能；颗粒长度为1～3 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高远远大于颗粒长度为0.25 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高，且填充量也较大，质量分数可达65%，弯曲强度和冲击强度可达150 MPa、18 kJ/m2。
以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料作为增强填料，采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。改变填料形状、加入量及尺寸大小，研究其对复合材料性能的影响。结果表明：用废弃粉料与短切玻璃纤维作为组合增强体制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉料作为增强体的力学性能；颗粒长度为1～3 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高远远大于颗粒长度为0.25 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高，且填充量也较大，质量分数可达65%，弯曲强度和冲击强度可达150 MPa、18 kJ/m2。
2008, 25(4): 35-39.
摘要:
以苯胺(ANI)、羰基铁粉(CIP)和甲基丙烯酸甲脂(MMA)等为原料，采用化学氧化法和原位复合技术制备了掺杂态聚苯胺(PANI)、羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂(CIP/PMMA)和羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂/聚苯胺(CIP/PMMA/PANI)吸波剂，用XRD、SEM、TEM表征了吸波剂的结构与形貌，通过矢量网络分析仪测定吸波剂的电磁参数表明CIP/PMMA/PANI复合吸波剂既有电损耗又有磁损耗。在2～18 GHz频段内，材料厚度为1.0 mm时，计算出其最小反射率达-11.26 dB，反射率小于-10 dB的带宽为9.2 GHz、小于-8 dB的带宽达14 GHz，计算结果表明该复合吸波剂具有良好的宽频吸波性能。
以苯胺(ANI)、羰基铁粉(CIP)和甲基丙烯酸甲脂(MMA)等为原料，采用化学氧化法和原位复合技术制备了掺杂态聚苯胺(PANI)、羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂(CIP/PMMA)和羰基铁粉/聚甲基丙烯酸甲脂/聚苯胺(CIP/PMMA/PANI)吸波剂，用XRD、SEM、TEM表征了吸波剂的结构与形貌，通过矢量网络分析仪测定吸波剂的电磁参数表明CIP/PMMA/PANI复合吸波剂既有电损耗又有磁损耗。在2～18 GHz频段内，材料厚度为1.0 mm时，计算出其最小反射率达-11.26 dB，反射率小于-10 dB的带宽为9.2 GHz、小于-8 dB的带宽达14 GHz，计算结果表明该复合吸波剂具有良好的宽频吸波性能。
2008, 25(4): 40-44.
摘要:
通过原位分散方法将不同含量的多壁碳纳米管（MWNTs）引入聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）聚合体系，共混产物采用液晶纺丝法纺制成高性能MWNTs/PBO纤维。用偏光显微镜观察了MWNTs的分散状况，发现将MWNTs先预分散在多聚磷酸（PPA）中再添加可以有效地改善其分散性，热失重分析仪、强力仪研究了纤维的热稳定性能和力学性能。结果表明，MWNTs质量分数为2%的共混纤维的拉伸强度和模量分别达到4.69 GPa和128.8 GPa，比相同卷绕速度下PBO纤维提高了24.2%和23.5%，起始热分解温度也从668.9℃提高到700.8℃。MWNTs的质量分数达到5%时由于团聚严重，降低了PBO的可纺性，影响了纤维的性能。
通过原位分散方法将不同含量的多壁碳纳米管（MWNTs）引入聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）聚合体系，共混产物采用液晶纺丝法纺制成高性能MWNTs/PBO纤维。用偏光显微镜观察了MWNTs的分散状况，发现将MWNTs先预分散在多聚磷酸（PPA）中再添加可以有效地改善其分散性，热失重分析仪、强力仪研究了纤维的热稳定性能和力学性能。结果表明，MWNTs质量分数为2%的共混纤维的拉伸强度和模量分别达到4.69 GPa和128.8 GPa，比相同卷绕速度下PBO纤维提高了24.2%和23.5%，起始热分解温度也从668.9℃提高到700.8℃。MWNTs的质量分数达到5%时由于团聚严重，降低了PBO的可纺性，影响了纤维的性能。
2008, 25(4): 45-50.
摘要:
对连续碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)的界面结构与性能进行了研究。通过XPS和Raman光谱表征了CF/PPEK复合材料的界面结构，并利用微脱粘试验研究了CF/PPEK复合材料的界面性能。结果表明：PPEK能与经过表面处理的碳纤维形成较强的界面作用，粘结情况较为理想，保证了基体与纤维间的应力传递，使得CF/PPEK复合材料具有良好的热稳定性及力学性能。基于复合材料细观结构的周期性假设，采取连续性与周期性边界条件，建立了高性能热塑性复合材料三相同轴圆柱形细观分析模型。应用剪滞理论和非线性有限元分析方法对CF/PPEK的界面性能进行了模拟计算与分析，其计算结果与试验结果吻合较好。
对连续碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)的界面结构与性能进行了研究。通过XPS和Raman光谱表征了CF/PPEK复合材料的界面结构，并利用微脱粘试验研究了CF/PPEK复合材料的界面性能。结果表明：PPEK能与经过表面处理的碳纤维形成较强的界面作用，粘结情况较为理想，保证了基体与纤维间的应力传递，使得CF/PPEK复合材料具有良好的热稳定性及力学性能。基于复合材料细观结构的周期性假设，采取连续性与周期性边界条件，建立了高性能热塑性复合材料三相同轴圆柱形细观分析模型。应用剪滞理论和非线性有限元分析方法对CF/PPEK的界面性能进行了模拟计算与分析，其计算结果与试验结果吻合较好。
2008, 25(4): 51-55.
摘要:
利用溶胶-凝胶技术制备了纳米氧化铝改性纳迪克酰亚胺复合材料。采用傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等手段对该材料的结构及表面断裂形貌进行了表征，其粒子尺寸为40～100 nm。研究了氧化铝添加量对该复合材料耐电晕性能和耐热性能的影响。结果表明：随着氧化铝含量的增加，材料的耐电晕性能显著增强，当纳米氧化铝质量分数为16%、试样厚度25 μm、击穿场强60 kV/mm时，耐电晕寿命达130 h，是改性前的11倍；热分解温度为498.63℃，比掺杂前提高20℃，剪切强度略有降低。
利用溶胶-凝胶技术制备了纳米氧化铝改性纳迪克酰亚胺复合材料。采用傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等手段对该材料的结构及表面断裂形貌进行了表征，其粒子尺寸为40～100 nm。研究了氧化铝添加量对该复合材料耐电晕性能和耐热性能的影响。结果表明：随着氧化铝含量的增加，材料的耐电晕性能显著增强，当纳米氧化铝质量分数为16%、试样厚度25 μm、击穿场强60 kV/mm时，耐电晕寿命达130 h，是改性前的11倍；热分解温度为498.63℃，比掺杂前提高20℃，剪切强度略有降低。
2008, 25(4): 56-61.
摘要:
采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出纳米SiO2/尼龙66复合材料，并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明：复合材料的拉伸强度和弹性模量随纳米SiO2含量的增加而提高。当SiO2质量分数为3％时，复合材料的拉伸强度达到最大，增幅为11.2％；当SiO2质量分数为5％时，弹性模量达到最大， 增幅为30.1％。复合材料的储能模量和玻璃化转变温度较纯尼龙66也有明显提高。差示扫描量热法（DSC）分析显示，纳米SiO2的加入一方面阻碍了尼龙66的结晶过程，降低了材料的结晶温度；另一方面它又能作为形核剂，增加尼龙66的形核位置，提高形核率。
采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出纳米SiO2/尼龙66复合材料，并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明：复合材料的拉伸强度和弹性模量随纳米SiO2含量的增加而提高。当SiO2质量分数为3％时，复合材料的拉伸强度达到最大，增幅为11.2％；当SiO2质量分数为5％时，弹性模量达到最大， 增幅为30.1％。复合材料的储能模量和玻璃化转变温度较纯尼龙66也有明显提高。差示扫描量热法（DSC）分析显示，纳米SiO2的加入一方面阻碍了尼龙66的结晶过程，降低了材料的结晶温度；另一方面它又能作为形核剂，增加尼龙66的形核位置，提高形核率。
2008, 25(4): 62-67.
摘要:
测定了几种间位芳纶短纤维、芳纶纯浆粕及其复合纸的表面接触角，结合倒数平均调和方程计算了芳纶纤维及复合纸的表面能。通过芳纶纸中纤维与浆粕界面张力及粘附功的计算，分析芳纶纤维及浆粕的表面能与其复合纸性能的关系。结果表明：采用水和乙二醇作为接触角测试液体时，芳纶纤维及浆粕的表面能为35～45 mJ·m-2。其中，芳纶短纤维表面能稍高于芳纶浆粕，芳纶短纤维及浆粕的极性分量大于色散分量，表面能越高越利于增强表面可润湿性，粘附功越大。热压导致芳纶复合纸表面能下降，相对于Nomex纸，自制芳纶复合纸的表面能降低得更明显。芳纶短纤维与浆粕的色散分量和极性分量越匹配，表面能之差及界面张力越小，则芳纶复合纸中纤维之间的粘接力越强，抗张指数也越高。
测定了几种间位芳纶短纤维、芳纶纯浆粕及其复合纸的表面接触角，结合倒数平均调和方程计算了芳纶纤维及复合纸的表面能。通过芳纶纸中纤维与浆粕界面张力及粘附功的计算，分析芳纶纤维及浆粕的表面能与其复合纸性能的关系。结果表明：采用水和乙二醇作为接触角测试液体时，芳纶纤维及浆粕的表面能为35～45 mJ·m-2。其中，芳纶短纤维表面能稍高于芳纶浆粕，芳纶短纤维及浆粕的极性分量大于色散分量，表面能越高越利于增强表面可润湿性，粘附功越大。热压导致芳纶复合纸表面能下降，相对于Nomex纸，自制芳纶复合纸的表面能降低得更明显。芳纶短纤维与浆粕的色散分量和极性分量越匹配，表面能之差及界面张力越小，则芳纶复合纸中纤维之间的粘接力越强，抗张指数也越高。
2008, 25(4): 68-72.
摘要:
以偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））共聚物为基体，锆钛酸铅（PZT）铁电颗粒为功能相，钽铌酸钾（KTN）颗粒为增强相，制备了0-3型（PZT，KTN）/P（VDF-TrFE）三相铁电复合材料。利用SEM及EDAX技术，分析了复合材料的显微结构及PZT和KTN相的分布。测试了具有不同KTN 体积分数的复合材料的电性能。实验结果表明：PZT和KTN相的颗粒分布均匀，存在少量的团聚体；随KTN体积分数的增加，三相复合材料的极化漏电流I、介电常数εr和介电损耗tanδ增加，压电系数d33降低，而热释电系数p3先增加后降低，但其d33和p3均高于具有相同PZT体积分数的PZT/P（VDF-TrFE）两相复合材料。
以偏氟乙烯-三氟乙烯（P（VDF-TrFE））共聚物为基体，锆钛酸铅（PZT）铁电颗粒为功能相，钽铌酸钾（KTN）颗粒为增强相，制备了0-3型（PZT，KTN）/P（VDF-TrFE）三相铁电复合材料。利用SEM及EDAX技术，分析了复合材料的显微结构及PZT和KTN相的分布。测试了具有不同KTN 体积分数的复合材料的电性能。实验结果表明：PZT和KTN相的颗粒分布均匀，存在少量的团聚体；随KTN体积分数的增加，三相复合材料的极化漏电流I、介电常数εr和介电损耗tanδ增加，压电系数d33降低，而热释电系数p3先增加后降低，但其d33和p3均高于具有相同PZT体积分数的PZT/P（VDF-TrFE）两相复合材料。
2008, 25(4): 73-77.
摘要:
以粉末粘结、模压成型方法，研制了0-3型的E-44环氧树脂基稀土-铁系超磁致伸缩复合材料。采用电阻应变片技术与Agilent 4294A型动态阻抗分析仪，研究了超磁致伸缩合金/环氧树脂复合材料的磁致伸缩性能及高频磁性能，并对所制备的磁致伸缩复合材料的磁导率、截止使用频率等随频率和树脂体积分数的变化规律进行了系统研究。结果表明：树脂的添加，不仅可以提高复合材料的截止频率和高频磁性能，使其具有良好的高频响应特性，其截止频率达30 MHz以上；而且通过适当选择树脂的体积分数，复合材料仍能保持良好的磁致伸缩性能，当树脂体积分数分别为20%、30%时，磁致伸缩系数分别达808×10-6、821×10-6，而当复合材料中树脂的体积分数为50%时，其磁致伸缩系数仍高达592×10-6。探讨了树脂/磁致伸缩复合材料的磁电耦合机制。
以粉末粘结、模压成型方法，研制了0-3型的E-44环氧树脂基稀土-铁系超磁致伸缩复合材料。采用电阻应变片技术与Agilent 4294A型动态阻抗分析仪，研究了超磁致伸缩合金/环氧树脂复合材料的磁致伸缩性能及高频磁性能，并对所制备的磁致伸缩复合材料的磁导率、截止使用频率等随频率和树脂体积分数的变化规律进行了系统研究。结果表明：树脂的添加，不仅可以提高复合材料的截止频率和高频磁性能，使其具有良好的高频响应特性，其截止频率达30 MHz以上；而且通过适当选择树脂的体积分数，复合材料仍能保持良好的磁致伸缩性能，当树脂体积分数分别为20%、30%时，磁致伸缩系数分别达808×10-6、821×10-6，而当复合材料中树脂的体积分数为50%时，其磁致伸缩系数仍高达592×10-6。探讨了树脂/磁致伸缩复合材料的磁电耦合机制。
2008, 25(4): 78-83.
摘要:
采用玻璃布作为分散载体制备多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料，研究了在26.5～40 GHz频段，多壁碳纳米管的含量对复合材料的电磁参数及电导率的影响，同时测量了复合材料在该波段的电磁波反射率。研究结果表明：随多壁碳纳米管含量的增加，其介电常数实部和虚部随之增加，介电损耗角正切提高了4倍。复合材料的磁导率随多壁碳纳米管含量的提高变化不明显，呈弱磁性。复合材料的电导率随多壁碳纳米管含量的增加，由原来的绝缘体变为半导体。另外，在26.5～40 GHz频段内多壁碳纳米管复合材料对电磁波的隐身效果不好。
采用玻璃布作为分散载体制备多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料，研究了在26.5～40 GHz频段，多壁碳纳米管的含量对复合材料的电磁参数及电导率的影响，同时测量了复合材料在该波段的电磁波反射率。研究结果表明：随多壁碳纳米管含量的增加，其介电常数实部和虚部随之增加，介电损耗角正切提高了4倍。复合材料的磁导率随多壁碳纳米管含量的提高变化不明显，呈弱磁性。复合材料的电导率随多壁碳纳米管含量的增加，由原来的绝缘体变为半导体。另外，在26.5～40 GHz频段内多壁碳纳米管复合材料对电磁波的隐身效果不好。
2008, 25(4): 84-89.
摘要:
采用自制的不同微观形态的纳米氧化铝与有机单体通过原位聚合制备出纳米氧化铝/有机氟聚合物复合乳液。纳米氧化铝在聚合前经过偶联剂改性，使其表面结合上活性基团以利于与有机单体聚合。采用多种分析手段对改性前后纳米材料以及所制备的复合乳液的微观结构及形态进行了表征，并对复合乳液整理后的涤纶织物进行了拒水拒油性测试。实验结果表明：偶联剂KH-570改性后的纳米氧化铝在有机单体以及合成的复合乳液中具有极好的分散稳定性，以珊瑚状氧化铝为原材料制备的复合乳液整理后织物拒水拒油性强于球状纳米氧化铝，而且与市售有机氟乳液相比，该复合乳液具有用量少、焙烘温度低、功能持久性强等优点。
采用自制的不同微观形态的纳米氧化铝与有机单体通过原位聚合制备出纳米氧化铝/有机氟聚合物复合乳液。纳米氧化铝在聚合前经过偶联剂改性，使其表面结合上活性基团以利于与有机单体聚合。采用多种分析手段对改性前后纳米材料以及所制备的复合乳液的微观结构及形态进行了表征，并对复合乳液整理后的涤纶织物进行了拒水拒油性测试。实验结果表明：偶联剂KH-570改性后的纳米氧化铝在有机单体以及合成的复合乳液中具有极好的分散稳定性，以珊瑚状氧化铝为原材料制备的复合乳液整理后织物拒水拒油性强于球状纳米氧化铝，而且与市售有机氟乳液相比，该复合乳液具有用量少、焙烘温度低、功能持久性强等优点。
2008, 25(4): 90-95.
摘要:
以天然绢云母矿物为原料，利用气流磨超细粉碎、乙烯基三乙氧基硅烷表面修饰处理对绢云母进行深加工，得到有机化的绢云母超细粉体，再采用溶液聚合方法制备出具有优良性能的超细绢云母/加成型液体硅橡胶复合材料。用SEM对其微观形貌进行了观察和分析，通过观察SEM可以发现经偶联剂表面修饰处理后超细绢云母在硅橡胶基体中分散均匀。当超细绢云母质量分数为8%时，复合材料的拉伸强度和邵氏硬度达到了1.25 MPa和61，分别比纯硅橡胶提高了197.62%和48.78%。TGA测试结果表明，超细绢云母可显著提高硅橡胶的热稳定性能。此外，用Kraus方程对超细绢云母与硅橡胶之间的相互作用进行了表征。
以天然绢云母矿物为原料，利用气流磨超细粉碎、乙烯基三乙氧基硅烷表面修饰处理对绢云母进行深加工，得到有机化的绢云母超细粉体，再采用溶液聚合方法制备出具有优良性能的超细绢云母/加成型液体硅橡胶复合材料。用SEM对其微观形貌进行了观察和分析，通过观察SEM可以发现经偶联剂表面修饰处理后超细绢云母在硅橡胶基体中分散均匀。当超细绢云母质量分数为8%时，复合材料的拉伸强度和邵氏硬度达到了1.25 MPa和61，分别比纯硅橡胶提高了197.62%和48.78%。TGA测试结果表明，超细绢云母可显著提高硅橡胶的热稳定性能。此外，用Kraus方程对超细绢云母与硅橡胶之间的相互作用进行了表征。
2008, 25(4): 96-100.
摘要:
为研究短切碳纤维含量和温度对导电复合材料渗流行为的影响，通过Landau相变理论导出了复合材料电导率与填料体积分数及温度的方程，并用该方程分析了短切碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的渗流和PTC行为。结果表明：复合材料的渗流阈值随温度升高而增加，PTC温度随碳纤维含量增加而上升。当温度由24.6℃上升到108.4℃时，其渗流阈值的理论值由1.06%增加到1.60%；当碳纤维体积分数由3.1%增加到4.6%时，其PTC温度的理论值由120℃上升到170℃。复合材料渗流阈值和PTC温度理论值与实验值符合得很好。
为研究短切碳纤维含量和温度对导电复合材料渗流行为的影响，通过Landau相变理论导出了复合材料电导率与填料体积分数及温度的方程，并用该方程分析了短切碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的渗流和PTC行为。结果表明：复合材料的渗流阈值随温度升高而增加，PTC温度随碳纤维含量增加而上升。当温度由24.6℃上升到108.4℃时，其渗流阈值的理论值由1.06%增加到1.60%；当碳纤维体积分数由3.1%增加到4.6%时，其PTC温度的理论值由120℃上升到170℃。复合材料渗流阈值和PTC温度理论值与实验值符合得很好。
2008, 25(4): 101-105.
摘要:
为了缩短C/C刹车盘制备周期并提高其性能，介绍了一种制备C/C飞机刹车盘的快速致密化工艺，即采用天然气与丙烷气的混合气体为炭源气体的等温压差CVI法。与常规致密化工艺（丙烯气为炭源气体的等温压差CVI法）相比，C/C刹车盘的CVI(Chemical vapor infiltration) 时间缩短了一半，其导热性能提高5%以上，拉伸、压缩、弯曲与剪切性能提高10%以上，摩擦磨损性能提高20%以上。
为了缩短C/C刹车盘制备周期并提高其性能，介绍了一种制备C/C飞机刹车盘的快速致密化工艺，即采用天然气与丙烷气的混合气体为炭源气体的等温压差CVI法。与常规致密化工艺（丙烯气为炭源气体的等温压差CVI法）相比，C/C刹车盘的CVI(Chemical vapor infiltration) 时间缩短了一半，其导热性能提高5%以上，拉伸、压缩、弯曲与剪切性能提高10%以上，摩擦磨损性能提高20%以上。
2008, 25(4): 106-112.
摘要:
通过Ni、W、P与CeO2和SiO2纳米颗粒的脉冲共沉积，在碳钢表面制备了CeO2-SiO2/Ni-W-P纳米复合薄膜，主要研究了电解液中钨酸钠和次磷酸钠浓度对纳米复合薄膜组织及性能的影响，采用化学组成、沉积速率、显微硬度和表面形貌进行表征。结果表明，当钨酸钠和次磷酸钠浓度分别为100和4 g/L时，纳米复合薄膜的沉积速率和显微硬度较高，分别为25.03 μm/h和HV649。增加钨酸钠浓度，纳米复合薄膜晶粒得到细化。当钨酸钠浓度提高到160 g/L时，基质金属晶粒轮廓清晰，细小而均匀，呈规则的圆球型，CeO2、SiO2纳米颗粒均匀弥散分布在Ni-W-P基质金属中。次磷酸钠浓度的增加对纳米复合薄膜的表面形貌影响较小，但会明显降低显微硬度。
通过Ni、W、P与CeO2和SiO2纳米颗粒的脉冲共沉积，在碳钢表面制备了CeO2-SiO2/Ni-W-P纳米复合薄膜，主要研究了电解液中钨酸钠和次磷酸钠浓度对纳米复合薄膜组织及性能的影响，采用化学组成、沉积速率、显微硬度和表面形貌进行表征。结果表明，当钨酸钠和次磷酸钠浓度分别为100和4 g/L时，纳米复合薄膜的沉积速率和显微硬度较高，分别为25.03 μm/h和HV649。增加钨酸钠浓度，纳米复合薄膜晶粒得到细化。当钨酸钠浓度提高到160 g/L时，基质金属晶粒轮廓清晰，细小而均匀，呈规则的圆球型，CeO2、SiO2纳米颗粒均匀弥散分布在Ni-W-P基质金属中。次磷酸钠浓度的增加对纳米复合薄膜的表面形貌影响较小，但会明显降低显微硬度。
2008, 25(4): 113-118.
摘要:
利用激光熔化沉积工艺制备了TiB+TiC增强相体积分数分别为9%、11%、22%及57%的4种(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料。随增强相含量提高，TiB形态由片层状向棱柱状转化，TiC形态由不规则颗粒状向枝晶状转化，钛基复合材料硬度及弹性模量均显著提高而塑性明显下降。增强相体积分数约为9%的复合材料表现出较好的综合力学性能，增强相体积分数大于11%后复合材料的抗拉强度急剧降低。与激光熔化沉积态TA15钛合金相比，TiB+TiC增强相体积分数约为9%的复合材料抗拉强度（1040 MPa）及屈服强度（935 MPa）均提高约12%。
利用激光熔化沉积工艺制备了TiB+TiC增强相体积分数分别为9%、11%、22%及57%的4种(TiB+TiC)/TA15原位钛基复合材料。随增强相含量提高，TiB形态由片层状向棱柱状转化，TiC形态由不规则颗粒状向枝晶状转化，钛基复合材料硬度及弹性模量均显著提高而塑性明显下降。增强相体积分数约为9%的复合材料表现出较好的综合力学性能，增强相体积分数大于11%后复合材料的抗拉强度急剧降低。与激光熔化沉积态TA15钛合金相比，TiB+TiC增强相体积分数约为9%的复合材料抗拉强度（1040 MPa）及屈服强度（935 MPa）均提高约12%。
2008, 25(4): 119-125.
摘要:
利用复合材料细观有限元分析方法，对SiC颗粒增强6061Al合金复合材料的单拉行为、单轴棘轮行为进行数值模拟。模拟中讨论了耦合自由边界、界面结合状态对复合材料棘轮行为的影响；同时，分析了基体和界面的微观变形特征及其演变规律。选取1组合理的微结构参数，对复合材料的棘轮行为进行数值模拟，并通过与实验结果的比较，检验有限元模型的合理性。结果表明：耦合边界很大程度改善了模拟结果；界面结合状态越好，即界面弹性模量、屈服强度和硬化模量越高，产生的棘轮变形越小；具有合理参数值的弱界面模型给出的棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近于实验值。
利用复合材料细观有限元分析方法，对SiC颗粒增强6061Al合金复合材料的单拉行为、单轴棘轮行为进行数值模拟。模拟中讨论了耦合自由边界、界面结合状态对复合材料棘轮行为的影响；同时，分析了基体和界面的微观变形特征及其演变规律。选取1组合理的微结构参数，对复合材料的棘轮行为进行数值模拟，并通过与实验结果的比较，检验有限元模型的合理性。结果表明：耦合边界很大程度改善了模拟结果；界面结合状态越好，即界面弹性模量、屈服强度和硬化模量越高，产生的棘轮变形越小；具有合理参数值的弱界面模型给出的棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近于实验值。
2008, 25(4): 126-130.
摘要:
以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料，在Cu-Cr合金表面利用Nd：YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术，对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明：通过激光诱导原位反应，在铜合金表面制备出了组织细小、界面呈冶金结合的陶瓷相增强Co基涂层；涂层的显微硬度由基体表面显微硬度HV87提高到HV426；纳米Al粉的加入为激光诱导原位反应制备Co基涂层提供内部热源，弥补了铜合金基体因导热快而带来的能量损失，充分诱导涂层内的物质发生化学反应，有利于Co基复合涂层的形成；涂层中原位生成的陶瓷相直径小于2.0 μm，弥散分布在涂层中起到骨骼强化作用。
以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料，在Cu-Cr合金表面利用Nd：YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术，对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明：通过激光诱导原位反应，在铜合金表面制备出了组织细小、界面呈冶金结合的陶瓷相增强Co基涂层；涂层的显微硬度由基体表面显微硬度HV87提高到HV426；纳米Al粉的加入为激光诱导原位反应制备Co基涂层提供内部热源，弥补了铜合金基体因导热快而带来的能量损失，充分诱导涂层内的物质发生化学反应，有利于Co基复合涂层的形成；涂层中原位生成的陶瓷相直径小于2.0 μm，弥散分布在涂层中起到骨骼强化作用。
2008, 25(4): 131-136.
摘要:
为了研制一种高性能自润滑轴承内套圈材料，以锡青铜、316L不锈钢和MoS2粉末为原料，采用多坯料挤压成形与烧结致密化相结合的方法，制备了芯部承压层为316L不锈钢，表面固体润滑层为锡青铜和MoS2，中间过渡层为锡青铜、 316L不锈钢和MoS2的不锈钢背锡青铜梯度自润滑复合棒材，采用光学金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对其微观组织进行观察、并采用万能材料试验机(MTS)和摩擦磨损试验机对其物理力学性能和摩擦性能进行测试。结果表明：在氢气保护气氛下，1050℃保温2 h可以制备出致密性良好，各层显微组织过渡平缓，硬度和摩擦因数沿径向呈梯度分布的自润滑材料。材料实测平均密度8.35 g·cm-3，相对密度96.8%；径向压溃强度950 MPa；自润滑层工作面摩擦因数约0.30，显微维氏硬度1。44 GPa；磨损率5.2×10-9 m·N-1·m-1。与其他固体自润滑材料相比，不锈钢背锡青铜梯度自润滑材料的力学性能、耐磨性能等显著提高。
为了研制一种高性能自润滑轴承内套圈材料，以锡青铜、316L不锈钢和MoS2粉末为原料，采用多坯料挤压成形与烧结致密化相结合的方法，制备了芯部承压层为316L不锈钢，表面固体润滑层为锡青铜和MoS2，中间过渡层为锡青铜、 316L不锈钢和MoS2的不锈钢背锡青铜梯度自润滑复合棒材，采用光学金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对其微观组织进行观察、并采用万能材料试验机(MTS)和摩擦磨损试验机对其物理力学性能和摩擦性能进行测试。结果表明：在氢气保护气氛下，1050℃保温2 h可以制备出致密性良好，各层显微组织过渡平缓，硬度和摩擦因数沿径向呈梯度分布的自润滑材料。材料实测平均密度8.35 g·cm-3，相对密度96.8%；径向压溃强度950 MPa；自润滑层工作面摩擦因数约0.30，显微维氏硬度1。44 GPa；磨损率5.2×10-9 m·N-1·m-1。与其他固体自润滑材料相比，不锈钢背锡青铜梯度自润滑材料的力学性能、耐磨性能等显著提高。
2008, 25(4): 137-142.
摘要:
采用化学共沉淀法合成前驱体，前驱体经1150℃烧结得到ZrW2O8/ZrO2复合材料。对ZrW2O8/ZrO2前驱体进行傅里叶变换红外光谱、热重-差示扫描量热分析；通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和热膨胀仪对合成样品的晶体结构、断面形貌和热膨胀性能进行表征。研究结果表明：合成的复合材料的组元为α-ZrW2O8和m-ZrO2相，化学均匀性良好且易烧结；随着ZrW2O8质量分数增加，复合材料的热膨胀系数减小，其中26%ZrW2O8/ZrO2复合材料在30~600℃的平均热膨胀系数为-0.5649×10-6K-1，近似为0。
采用化学共沉淀法合成前驱体，前驱体经1150℃烧结得到ZrW2O8/ZrO2复合材料。对ZrW2O8/ZrO2前驱体进行傅里叶变换红外光谱、热重-差示扫描量热分析；通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和热膨胀仪对合成样品的晶体结构、断面形貌和热膨胀性能进行表征。研究结果表明：合成的复合材料的组元为α-ZrW2O8和m-ZrO2相，化学均匀性良好且易烧结；随着ZrW2O8质量分数增加，复合材料的热膨胀系数减小，其中26%ZrW2O8/ZrO2复合材料在30~600℃的平均热膨胀系数为-0.5649×10-6K-1，近似为0。
2008, 25(4): 143-148.
摘要:
为适应从低温到高温宽温范围的使用条件，用溶胶-凝胶法制备了YBa2Cu3O7-δ超导材料，用摩擦磨损试验机测试了YBa2Cu3O7-δ从室温至液氮温度的摩擦学性能。结果表明：室温20℃下，YBa2Cu3O7-δ与对偶件不锈钢盘对摩时，摩擦因数在0.5左右，当温度降到超导转变温度以下时（液氮温度-196℃）摩擦因数大幅度降低，YBa2Cu3O7-δ超导态摩擦因数是正常态值的一半，实验直接证明了电子激励对摩擦能量耗散的作用。为改善室温下YBa2Cu3O7-δ摩擦学性能， 掺杂不同质量分数PbO作为润滑组元，制备了PbO/YBa2Cu3O7-δ超导固体润滑复合材料，取得良好效果。PbO掺杂不影响PbO/YBa2Cu3O7-δ复合材料的超导电性，在正常的载荷和滑行速度下15%PbO/YBa2Cu3O7-δ复合材料摩擦因数为0.2至0.3，磨损率为4.35×10-4 mm3·（N·m）-1，分析了PbO/ YBa2Cu3O7-δ复合材料减摩耐磨机制。
为适应从低温到高温宽温范围的使用条件，用溶胶-凝胶法制备了YBa2Cu3O7-δ超导材料，用摩擦磨损试验机测试了YBa2Cu3O7-δ从室温至液氮温度的摩擦学性能。结果表明：室温20℃下，YBa2Cu3O7-δ与对偶件不锈钢盘对摩时，摩擦因数在0.5左右，当温度降到超导转变温度以下时（液氮温度-196℃）摩擦因数大幅度降低，YBa2Cu3O7-δ超导态摩擦因数是正常态值的一半，实验直接证明了电子激励对摩擦能量耗散的作用。为改善室温下YBa2Cu3O7-δ摩擦学性能， 掺杂不同质量分数PbO作为润滑组元，制备了PbO/YBa2Cu3O7-δ超导固体润滑复合材料，取得良好效果。PbO掺杂不影响PbO/YBa2Cu3O7-δ复合材料的超导电性，在正常的载荷和滑行速度下15%PbO/YBa2Cu3O7-δ复合材料摩擦因数为0.2至0.3，磨损率为4.35×10-4 mm3·（N·m）-1，分析了PbO/ YBa2Cu3O7-δ复合材料减摩耐磨机制。
2008, 25(4): 149-153.
摘要:
以多孔碳化硅陶瓷为基体，采用高分子凝胶法制备了包覆镍铁氧体涂层的多孔陶瓷复合材料。复合材料的结构、包覆涂层的表面形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和HP8510 网络分析仪进行研究。结果表明，当锻烧温度为600℃时，在多孔陶瓷表面有立方晶系尖晶石结构的镍铁氧体晶相生成。随着包覆层数的增加，多孔陶瓷表面的镍铁氧体涂层的致密度和均匀性逐渐增强。与多孔陶瓷基体相比，包覆镍铁氧体涂层的多孔陶瓷的介电损耗角正切值tanδε减小，而磁损耗角正切值tanδμ增大，表现出较好的磁损耗特性，tanδμ值最大可达0.45。包覆镍铁氧体涂层的多孔陶瓷在X波段的tanδμ值随频率的升高呈减小趋势。
以多孔碳化硅陶瓷为基体，采用高分子凝胶法制备了包覆镍铁氧体涂层的多孔陶瓷复合材料。复合材料的结构、包覆涂层的表面形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和HP8510 网络分析仪进行研究。结果表明，当锻烧温度为600℃时，在多孔陶瓷表面有立方晶系尖晶石结构的镍铁氧体晶相生成。随着包覆层数的增加，多孔陶瓷表面的镍铁氧体涂层的致密度和均匀性逐渐增强。与多孔陶瓷基体相比，包覆镍铁氧体涂层的多孔陶瓷的介电损耗角正切值tanδε减小，而磁损耗角正切值tanδμ增大，表现出较好的磁损耗特性，tanδμ值最大可达0.45。包覆镍铁氧体涂层的多孔陶瓷在X波段的tanδμ值随频率的升高呈减小趋势。
2008, 25(4): 154-160.
摘要:
采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料的单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用Budiansky-Hutchinson-Evans（BHE）剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场，结合临界基体应变能准则、应变能释放率准则以及Curtin统计模型三种单一失效模型分别描述陶瓷基复合材料基体开裂、界面脱粘以及纤维失效三种损伤机制，确定了基体裂纹间隔、界面脱粘长度和纤维失效体积分数。将剪滞模型与3种单一失效模型相结合，对各个损伤阶段的应力-应变曲线进行模拟，建立了准确的复合材料强韧性预测模型，并讨论了界面参数和纤维韦布尔模量对复合材料损伤以及应力-应变曲线的影响。与室温下陶瓷基复合材料单轴拉伸试验数据进行了对比，各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好。
采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料的单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用Budiansky-Hutchinson-Evans（BHE）剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场，结合临界基体应变能准则、应变能释放率准则以及Curtin统计模型三种单一失效模型分别描述陶瓷基复合材料基体开裂、界面脱粘以及纤维失效三种损伤机制，确定了基体裂纹间隔、界面脱粘长度和纤维失效体积分数。将剪滞模型与3种单一失效模型相结合，对各个损伤阶段的应力-应变曲线进行模拟，建立了准确的复合材料强韧性预测模型，并讨论了界面参数和纤维韦布尔模量对复合材料损伤以及应力-应变曲线的影响。与室温下陶瓷基复合材料单轴拉伸试验数据进行了对比，各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好。
2008, 25(4): 161-167.
摘要:
基于制造工艺过程的成本估算模型，采用Delphi 可视化编程语言和SQL server数据库开发工具，开发了复合材料制造成本评估软件。介绍了基于制造工艺过程的成本估算模型的基本特点，重点讨论了工艺时间模型并分析了构件复杂程度对工艺时间的影响。此外，通过引入曲率熵的概念，对前人提出的构件复杂性因子进行了改进，以便更合理地描述构件的复杂度。提出了成本估算软件的总体方案，确定了软件实现流程，并建立了成本数据库管理系统。列举了用该软件对一种复合材料单曲率板的制造成本进行估算的过程。应用所开发的软件对某型飞机的复合材料副翼和金属副翼的制造成本进行了估算，估算结果表明，复合材料副翼由于采用了低成本工艺与整体化的设计理念，其制造成本低于金属副翼。
基于制造工艺过程的成本估算模型，采用Delphi 可视化编程语言和SQL server数据库开发工具，开发了复合材料制造成本评估软件。介绍了基于制造工艺过程的成本估算模型的基本特点，重点讨论了工艺时间模型并分析了构件复杂程度对工艺时间的影响。此外，通过引入曲率熵的概念，对前人提出的构件复杂性因子进行了改进，以便更合理地描述构件的复杂度。提出了成本估算软件的总体方案，确定了软件实现流程，并建立了成本数据库管理系统。列举了用该软件对一种复合材料单曲率板的制造成本进行估算的过程。应用所开发的软件对某型飞机的复合材料副翼和金属副翼的制造成本进行了估算，估算结果表明，复合材料副翼由于采用了低成本工艺与整体化的设计理念，其制造成本低于金属副翼。
2008, 25(4): 168-173.
摘要:
结合均匀化模型和加筋单元模型构造了一种混合模型用来分析复合材料格栅加筋板/壳结构（AGS）。所构造的加筋单元模型是一种高性能协调转角独立加筋板壳单元，保持了肋骨和蒙皮位移场的协调性，同时还满足肋骨和蒙皮具有独立转动条件，该单元中肋骨的方向和位置任意。混合法具有精度高、速度快等特点。通过典型算例讨论了肋骨间距和高度对均匀化模型计算结果精度的影响，通过对带孔复合材料AGS板孔边特殊点应力值的分析证明了混合法的有效性。
结合均匀化模型和加筋单元模型构造了一种混合模型用来分析复合材料格栅加筋板/壳结构（AGS）。所构造的加筋单元模型是一种高性能协调转角独立加筋板壳单元，保持了肋骨和蒙皮位移场的协调性，同时还满足肋骨和蒙皮具有独立转动条件，该单元中肋骨的方向和位置任意。混合法具有精度高、速度快等特点。通过典型算例讨论了肋骨间距和高度对均匀化模型计算结果精度的影响，通过对带孔复合材料AGS板孔边特殊点应力值的分析证明了混合法的有效性。
2008, 25(4): 174-180.
摘要:
为了在复合材料层合板阻尼分析中既考虑层合板厚度方向应力、应变对结构阻尼的贡献，又不增加厚度方向的单元数量，基于复合材料的有效三维阻尼矩阵预报理论，建立了新的高效复合材料结构模态阻尼的三维有限元预测方法。沿层合板厚度方向将原结构分成若干亚层，每一亚层包含若干单层。根据合成理论计算每一亚层的刚度矩阵、柔度矩阵和有效三维阻尼损耗矩阵。对亚层划分单元，进行结构的有限元模态分析。根据模态分析结果，利用有效三维阻尼矩阵求出各个模态对应的模态阻尼。利用该理论，分别计算了单向层合板、对称层合板以及厚板的结构模态阻尼。数值计算结果表明，该方法具有很好的适用性，其优点在于既考虑了板厚方向的阻尼贡献，又减少了厚度方向的单元数，提高了计算的准确性和效率。
为了在复合材料层合板阻尼分析中既考虑层合板厚度方向应力、应变对结构阻尼的贡献，又不增加厚度方向的单元数量，基于复合材料的有效三维阻尼矩阵预报理论，建立了新的高效复合材料结构模态阻尼的三维有限元预测方法。沿层合板厚度方向将原结构分成若干亚层，每一亚层包含若干单层。根据合成理论计算每一亚层的刚度矩阵、柔度矩阵和有效三维阻尼损耗矩阵。对亚层划分单元，进行结构的有限元模态分析。根据模态分析结果，利用有效三维阻尼矩阵求出各个模态对应的模态阻尼。利用该理论，分别计算了单向层合板、对称层合板以及厚板的结构模态阻尼。数值计算结果表明，该方法具有很好的适用性，其优点在于既考虑了板厚方向的阻尼贡献，又减少了厚度方向的单元数，提高了计算的准确性和效率。
2008, 25(4): 181-186.
摘要:
通过对含有离散源损伤的复合材料加筋板的拉伸试验和有限元模拟，研究了离散源损伤的损伤扩展与破坏特性。结果表明：复合材料加筋板的离散源损伤用穿透蒙皮切断桁条的切口来模拟是合适的，蒙皮上的穿透切口前端有很高的应力集中，桁条被切断导致加筋板传力路线改变；基于Hashin失效准则的渐进损伤有限元数值模拟方法，可以有效地模拟含切口加筋板的宏观损伤扩展和破坏过程，计算结果与试验值吻合较好。
通过对含有离散源损伤的复合材料加筋板的拉伸试验和有限元模拟，研究了离散源损伤的损伤扩展与破坏特性。结果表明：复合材料加筋板的离散源损伤用穿透蒙皮切断桁条的切口来模拟是合适的，蒙皮上的穿透切口前端有很高的应力集中，桁条被切断导致加筋板传力路线改变；基于Hashin失效准则的渐进损伤有限元数值模拟方法，可以有效地模拟含切口加筋板的宏观损伤扩展和破坏过程，计算结果与试验值吻合较好。
2008, 25(4): 187-192.
摘要:
采用三维光弹性实验应力分析和有限元计算两种方法，在拉拔载荷和热残余应力联合作用下，对单丝拔出树脂基复合材料三维冻结切片界面剪应力进行了研究。实验结果和计算表明，在单纤维与基体界面的埋入端及埋入末端附近出现界面残余剪应力的极值；力、热载荷作用下纤维界面剪应力呈抛物线分布，单丝埋入端附近是应力的主要传递区域，最先达到危险应力，出现界面脱胶破坏，然后剪应力沿纤维埋入长度由纤维埋入端附近向埋入末端逐渐传递；界面热残余应力对界面剪应力的影响是使纤维埋入末端应力集中程度降低，使界面剪应力最大值增大。
采用三维光弹性实验应力分析和有限元计算两种方法，在拉拔载荷和热残余应力联合作用下，对单丝拔出树脂基复合材料三维冻结切片界面剪应力进行了研究。实验结果和计算表明，在单纤维与基体界面的埋入端及埋入末端附近出现界面残余剪应力的极值；力、热载荷作用下纤维界面剪应力呈抛物线分布，单丝埋入端附近是应力的主要传递区域，最先达到危险应力，出现界面脱胶破坏，然后剪应力沿纤维埋入长度由纤维埋入端附近向埋入末端逐渐传递；界面热残余应力对界面剪应力的影响是使纤维埋入末端应力集中程度降低，使界面剪应力最大值增大。
2008, 25(4): 193-197.
摘要:
设计了帘线在肘形芯模上的缠绕模式，推导出帘线在肘形芯模上的缠绕轨迹微分方程，采用自适应步长四阶Runge-Kutta数值方法得到微分方程的数值解。理论分析结果表明：直管段缠绕时，如果芯模对中良好，即芯模轴线与纱盘旋转中心重合，则帘线缠绕角是一常数，若芯模与纱盘未对中，则帘线缠绕角是一个变化值；弯管段缠绕时，帘线缠绕角始终是一个变化值，在弯管的两个侧面出现极值，这与实际缠绕角线形基本一致。
设计了帘线在肘形芯模上的缠绕模式，推导出帘线在肘形芯模上的缠绕轨迹微分方程，采用自适应步长四阶Runge-Kutta数值方法得到微分方程的数值解。理论分析结果表明：直管段缠绕时，如果芯模对中良好，即芯模轴线与纱盘旋转中心重合，则帘线缠绕角是一常数，若芯模与纱盘未对中，则帘线缠绕角是一个变化值；弯管段缠绕时，帘线缠绕角始终是一个变化值，在弯管的两个侧面出现极值，这与实际缠绕角线形基本一致。
2008, 25(4): 198-204.
摘要:
基于经典的双凸模型，采用正负预重叠法，结合可视化技术，研究了三维机织复合材料纱线截面的变形规律，提出了“凹凸交变模型”，导出了截面变形函数。研究结果表明，纱线束截面沿纱线长度方向按凹凸交变的规律呈周期性变化。这一研究成果修正了一直以来的恒定截面假设，使截面研究有了新的进展。
基于经典的双凸模型，采用正负预重叠法，结合可视化技术，研究了三维机织复合材料纱线截面的变形规律，提出了“凹凸交变模型”，导出了截面变形函数。研究结果表明，纱线束截面沿纱线长度方向按凹凸交变的规律呈周期性变化。这一研究成果修正了一直以来的恒定截面假设，使截面研究有了新的进展。
