摘 要:本文采用了三种工艺对连续氮化硼(BN)纤维表面浸润剂进行去除,通过纤维失重率测试结合SEM表征、力学性能测试和介电性能评价等手段,探讨了不同处理工艺对BN纤维性能的影响。结果表明,丙酮浸泡结合 NH3 热处理工艺对纤维浸润剂去除效果最佳。经处理后,纤维外观呈白色,束丝强度保留率为85.3%,介电损耗角正切最低为 5.7×10-4 ,纤维介电常数不受处理工艺的影响。
摘 要:根据前期推导出的Ⅳ型高压储氢瓶厚度速算公式 kt′=3Pb/[4σfb-(6~8Pb)],本文计算出壁厚直径比 K,并求得厚壁压力容器厚度修正公式的截面面积增加系数 fs 和环向应力增加系数 Δfθ;随后提出了“多角缠绕工艺”的铺层比例公式;同时结合分段壁厚爆破强度和单道工序爆破强度,完成了铺层次序结构的优化计算。
摘 要:风电场春冬季因气温低、湿度大等气候特征导致的叶片覆冰问题,严重制约了风力发电的可靠性与经济性。常用的叶片防除冰方法中,以电热除冰方法效果最为突出,但受制于材料特性、雷击风险等因素,电热除冰方法尚未能大范围推广应用。本文针对电热除冰系统存在的问题,研究并设计了基于蒙烯玻纤材料叶片电热除冰方案,方案采用蒙烯玻纤复合材料作为加热单元,结合金属网防雷系统进行方案设计与测试,实现除冰系统快速加热与可靠防雷。本文从材料特性、方案设计、防雷可靠性分别展开研究,结果表明,基于蒙烯玻纤材料的电热除冰系统,其加热织物具有良好的力学性能与电致热性能,能够实现低温环境下快速融冰,且配套的防雷系统具有良好的防雷可靠性。本文研究为风电机组覆冰季安全高效运行提供了理论依据与技术支撑。
摘 要:随着复合材料成型工艺的多样化,根据产品结构特点研究并选择合适的成型工艺逐渐成为高性能、低成本制造的关键。本文以某型无人机全复材机翼为基础,分别通过中温胶膜共固化工艺和常温固化结构胶二次胶接工艺研制成型。通过研制与机理对比分析,对两种成型工艺下的产品生产周期及质量进行了研究。研究结果表明,通过二次胶接工艺制造的机翼在生产周期缩短了50%的基础上不仅顺利通过了机翼的2 g载荷静力试验,而且综合质量也优于共固化工艺制造的机翼。
摘 要:采用滚刀对E玻璃纤维原丝进行短切时,出现胶轮与滚刀使用寿命较短问题,为了降低纤维短切机使用成本,提高生产效率和加工精度,首先采用Ansys软件基于赫兹接触理论与脆性断裂理论对玻璃纤维断裂机理进行研究,确定了玻璃纤维切断机理,随后根据切断数据对纤维切割机压紧力和设备结构进行设计和优化,使得纤维短切机结构紧凑,形成一个有机整体。通过现场切割实验验证得出,该纤维短切机在连续切割2400小时,胶轮与滚刀也能够完成切割任务,比之前120小时使用寿命,提高了12倍,不但节约了设备成本,更重要的是提高了生产效率与精度。
摘 要:碳纤维树脂基复合材料(CFRP)因其具备优异的比强度、比模量、耐疲劳性、耐腐蚀性以及可设计性,在众多领域得到了广泛应用。碳纤维树脂基复合材料的可设计性是在横向和纵向上进行,而在厚度方向有限的空间内,纤维在层间性能上增强作用有限。本文结合某成熟项目的层间性能增强需求,在不改变现有基体材料和结构形式的基础上,对试验样件工艺参数进行研究,利用控制变量法,探究了不同厚度、不同铺层、不同增强材料对层间性能增强的效果,最终采用孔距为25 mm增加M6钢钉的工艺方法,层间性能提升49%,为碳纤维树脂基复合材料层间性能增强提供可选择的工艺参数。
摘 要:为探究成型工艺参数对碳纤维复合材料内部质量的影响,本文针对抽真空次数、排气次数、加压时机、加压方式(螺栓/压机)、铺层顺序、产品厚度等6类关键因素,设计单因素变量验证性试验。采用金属对模工艺制备碳纤维/环氧层合板,通过超声波无损检测内部孔隙、弥散、分层等缺陷,结合层间剪切强度及孔隙率,系统分析各因素对复合材料内部质量的影响规律。结果表明:适当增加抽真空次数、排气2次、加压时机(90±3)℃、压机加压、相邻铺层角度差小的铺层、制品厚度小的组合工艺参数,可使层合板力学性能均衡提升且孔隙率低,显著提高了复合材料内部质量。工艺参数优化能为无缺陷碳纤维复合材料制品的成型提供理论指导与技术支撑。
摘 要:本文对拉挤纤维增强塑料杆弯曲试样及夹具的形式,方法和公式,性能影响因素,以及失效模式等几方面进行了研究。本文论证了弯曲试样的横截面应小于半圆形,弧形压头的半径应略大于试样半径,支座的内径应与试样相同;阐述了以三点弯曲方法进行试验时,强度、弹性模量、惯性矩等的计算公式;试验验证了试样厚度、跨厚比和加载速率对弯曲性能的影响,跨厚比推荐采用16~24,加载速率推荐采用3 mm/min~6 mm/min;并分析了拉挤纤维增强塑料杆的多种失效形式及其机理。
摘 要:本文针对大曲率复合材料工装的制造需求,通过对其结构特性的深入分析,确定了热分布特性测试中的最优测温点布局方案。在完成固化过程监测后,对获取的数据进行了系统性分析,并结合实际工艺特点制定了针对性的优化改进措施。经过多轮验证与调整,最终获得了符合工艺要求的热分布特性曲线。研究成果不仅为大曲率复合材料工装的热场控制提供了科学依据,而且为后续类似工装的设计开发和性能评估积累了宝贵经验,对提升复合材料构件制造质量具有重要参考价值。
摘 要:纤维增强聚合物基复合材料(FRPCs)因具备优异的力学性能与轻量化的优势,广泛应用于航空航天等领域,但是界面结合不足是复合材料性能提升的核心瓶颈。本文梳理了界面结合的机理,简述了纤维表面湿干法、电化学处理及基体碳基纳米填料改性技术,概述了静动态表征方法。现有技术主要存在纤维损伤、规模化难等问题,未来需发展低损伤、高效规模化改性及精准表征技术,助力FRPCs在高端工程领域推广。
摘 要:伴随着海洋领域开发的持续拓展,树脂基纤维增强复合材料凭借优异性能,在潜水器、海洋工程装备等领域应用愈发广泛。海洋环境中的海水易引发复合材料老化,影响其服役性能与寿命,已成为制约其海洋规模化应用的瓶颈。本文围绕复合材料海水老化特性展开综述,重点探讨海水老化作用下树脂基体、增强纤维及纤维/基体界面的性能变化规律,分析海水环境对复合材料老化性能的影响机制;同时总结当前主要防护措施与材料改性技术路径,展望未来研究方向,为推动复合材料在海洋工程领域的稳定应用提供参考。
摘 要:本文系统阐述了碳纤维编织复合材料制备技术与性能研究现状。在制备技术方面重点阐述了二维编织技术与三维编织技术的工艺原理、设备发展及技术特点,对比分析了两种编织工艺在成型效率、结构整体性及应用范围等方面的差异。在力学性能方面详细评述了二维层压复合材料与三维编织复合材料在拉伸、压缩、冲击等载荷作用下的力学响应特性及损伤失效机理。研究表明,三维编织复合材料由于在厚度方向引入纤维增强,有效抑制了分层损伤,其抗冲击性能和损伤容限显著优于传统层压复合材料。最后,针对当前碳纤维编织复合材料研究中存在的问题,展望了该领域的发展趋势,为高性能复合材料结构件的研制提供参考。
摘 要:全球“双碳”目标驱动下,城市交通领域低碳转型迫在眉睫。传统城市交通装备依赖钢铝材料,因重量无法得到有效控制,导致能耗及碳排放较高的问题,而碳纤维复合材料凭借轻质高强、耐腐蚀、可回收等特性,在减重降耗与全生命周期减碳方面展现出显著优势,成为城市交通绿色转型的关键材料。本文梳理碳纤维复合材料在城市交通领域的研究进展,国外已形成“材料-工艺-应用-回收”全链条创新体系,在轨道交通、新能源汽车及制造技术方面取得规模化突破;国内则构建起“材料自主化-工艺工程化-装备规模化-标准体系化”协同发展模式,轨道交通应用全球领先,新能源汽车加速量产化,低空交通装备成为新增长点,整体呈现“跟跑-并跑-局部领跑”发展态势。本文研究旨在为推进碳纤维复合材料在城市交通领域的低碳化、规模化应用提供参考。
摘 要:本文系统综述了树脂基复合材料在卫星结构中的应用情况。首先,阐述了复合材料凭借高比强度、比刚度、可设计性及优异的空间环境适应性在解决卫星“减重增载”矛盾中的核心价值。继而,分析了碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维等增强体,环氧树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂和热塑性树脂等基体的性能特点,及其在卫星主承力结构、热防护系统、高精度部件和电子功能组件中的应用。随后,探讨了桁架框架、蜂窝夹层、工字梁、波纹壳/承力筒为代表的典型复合材料结构形式。最后,指出了在材料环境适应性、设计仿真精度、制造工艺控制与成本方面面临的挑战,并对树脂基复合材料在卫星结构中的应用趋势进行了展望。