综述了非连续增强金属基复合材料剧烈塑性变形(SPD)行为的研究进展,系统阐述了等径弯曲通道变形(ECAP)、高压扭转(HPT)、多向锻造(MF)、累积叠轧(ARB)和循环挤压压缩(CEC)5种SPD的加工原理和方法。集中介绍了这些方法在铝基、镁基、铜基和钛基等金属基复合材料方面应用的研究进展。重点介绍了金属基复合材料SPD的微观组织演化和变形力学行为,详...
利用层层组装(LBL)法构建阻燃天然纤维素纤维织物是基于相反电荷聚电解质的物理吸附作用,在织物表面交替沉积而成多层膜的一种新型阻燃改性方法。与传统方法相比,LBL法可以在基体与外部环境之间构建阻燃多层膜,从而直接干扰燃烧过程;尤其是通过对组装条件和过程的调节,可以方便地控制多层膜的质量、厚度和元素组成,进而对阻燃性能进行有效调控。...
为了提高环氧树脂的低温力学性能,采用石墨烯与多壁碳纳米管(MWCNTs)协同改性环氧树脂,系统研究了石墨烯-MWCNTs/环氧树脂复合材料的室温(RT)和低温(77K)力学性能。结果表明:当石墨烯的质量分数为0.1wt%,MWCNTs的质量分数为0.5wt%时,纳米填料的加入可同时改善环氧树脂的低温拉伸强度、弹性模量和冲击强度;在此最佳含量下,石墨烯-MWCNTs/环氧树脂...
运用熔融共混方法制备了可X光显影的纳米硫酸钡(n-BaSO4)/聚乙烯(PE)复合材料。研究了铝酸酯偶联剂改性n-BaSO4(Al-n-BaSO4)在PE基体中的分散情况、复合材料的力学性能以及加速老化性能。运用XRD、FTIR、SEM及万能拉伸试验机等表征了产物的形貌、结构、力学性能及填料分布。结果表明:铝酸酯偶联剂与n-BaSO4表面基团发生了化学键合,在Al-n-BaSO4/...
采用球磨法在环氧树脂中分散了不同质量分数(0、5wt%和10wt%)的埃洛石纳米管(HNTs),通过哌啶固化剂固化,制备了HNTs/环氧树脂复合材料,并利用纳米压痕法测试了HNTs/环氧树脂复合材料的弹性模量、硬度和蠕变性能。SEM和TEM观测表明:HNTs在环氧树脂中分散情况较好。纳米压痕实验结果表明:在不牺牲HNTs/环氧树脂复合材料弹性模量、硬度以及玻璃化转...
为了探讨填料含量对Cu/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损的影响,运用二维颗粒流程序(PFC2D)对PTFE基复合材料在不同含量的Cu颗粒填充条件下与45#钢的摩擦磨损过程进行数值模拟分析,主要研究了Cu/PTFE复合材料的摩擦转移及磨损问题。模拟结果表明:Cu/PTFE复合材料与45#钢组成摩擦副时,会在45#钢表面形成一层转移颗粒层,转移颗粒层的形成能够有效...
采用溶液共混法制备了乙二胺功能化石墨烯片/聚丙烯-马来酸酐接枝聚丙烯(GS-EDA/PP-PP-gMAH)复合材料。利用FTIR、XRD、DSC、SEM和拉伸等表征手段对氧化石墨(GO)、GS-EDA及复合材料的结构和性能进行表征。研究结果表明:乙二胺(EDA)成功接枝到石墨烯片(GS)的表面上;在共混过程中,GS-EDA与PP-g-MAH之间产生了强烈的氢键作用,使GS-EDA均匀分散于基...
为了仿生莲藕内部的贯穿大孔结构,以生物相容性好的壳聚糖(CS)作为基质材料,利用冰粒致孔、石蜡模具和冰模具成型3种成型方法制备了分级多孔CS支架材料,然后与力学强度较高的聚乳酸(PLLA)复合,制备网络互穿CS/PLLA复合支架。通过SEM、压缩强度测试和兔股骨髁骨缺损模型对CS/PLLA复合材料的形貌、力学强度和骨修复性能进行了表征。结果表明:利用...
对海水环境下严重影响单向T700/环氧复合材料层间剪切性能的因素进行了研究,考察了海水和蒸馏水5个浸泡周期(15、40、70、165和400d)后单向T700/环氧复合材料层间剪切性能和吸水率的变化,并利用SEM观测了单向T700/环氧复合材料的剪切断口微观形貌,揭示其性能衰减机制。结果表明:单向T700/环氧复合材料的吸水率随着浸泡时间的延长而增加,整体符合...
为了改善聚丙烯(PP)的耐电树枝性能,以有机化蒙脱土(MMT)作为纳米填充相,马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作为相容剂,采用熔融插层一步法和二步法制备了MMT/PP复合材料。分别利用偏光显微镜(PLM)及差示扫描量热(DSC)曲线观测了PP及MMT/PP复合材料的结晶形态及结晶过程,采用SEM考察了MMT在复合材料中的分散状态。通过电树枝引发实验,探究了制备方法...
采用自制的2种大层间距(层间距分别为6.72nm和8.66nm)的聚醚铵(POP)改性蒙脱土(MMT)OMMT1和O-MMT2,通过共混法与增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)或聚丙烯(PP)复合,考察了共混方法、共混时间、POP改性MMT的层间距及PP-g-MAH对MMT/PP-g-MAH和MMT/PP复合材料微观结构的影响。研究结果表明:由于O-MMT1具有较大的层间距,在溶液共混和熔融共混中,...
分别采用添加纳米ZnO和纳米蒙脱土(MMT)粒子的方法提高低密度聚乙烯(LDPE)的介电性能,选择偶联剂对纳米粒子进行表面修饰,并利用熔融共混法制备了纳米ZnO/LDPE和纳米MMT/LDPE复合材料,通过XRD、FTIR和DSC对试样进行表征。研究了复合材料的交流击穿特性,对试样进行了空间电荷试验。结果表明:通过偶联剂修饰,纳米粒子与聚合物之间的界面结合得到改...
将无卤膨胀阻燃剂六(4-DOPO羟甲基苯氧基)环三磷腈(DOPOMPC)、聚磷酸铵(APP)及多壁碳纳米管(MWCNTs)复配后加入环氧树脂(EP)中,制备出新型阻燃复合材料DOPOMPC-APP-MWCNTs/EP。通过极限氧指数(LOI)、水平垂直燃烧和锥形量热法研究其阻燃性能。研究结果表明:MWCNTs的加入增强了膨胀阻燃体系的阻燃性能和力学性能,并在一定程度上改善了体系燃烧时...
以凹凸棒石、针铁矿和小麦秸秆为原料,添加少量的环氧树脂作为黏结剂,在适宜的温度和气氛下煅烧,同步完成了生物质碳化、凹凸棒石热活化及针铁矿的还原,获得了具有高气孔率和强磁性的凹凸棒石-针铁矿改性麦秸木质陶瓷,利用XRD和SEM分析了原料质量比及焙烧温度对其物相及微观结构的影响。结果表明:凹凸棒石-针铁矿改性麦秸木质陶瓷是一种非晶态多...
针对复合材料层间增强的需求,提出了一种三维织造层间增强的纤维棒复合材料几何结构,建立了0°/90°、45°/135°及0°/90°/45°/135°3种织造方案下的复合材料单胞有限元模型,该模型能较为真实地反映织造物内纤维束与纤维棒的交织特征。通过施加周期性位移边界条件,利用该模型采用有限元方法得到了3种织造方案下复合材料的等效弹性性能参数,讨论了复合...
为了研究2.5D机织复合材料的压缩损伤和失效机制,验证双尺度渐进损伤有限元数值模拟方法的有效性,对这类复合材料分别沿经纱方向和纬纱方向进行了准静态压缩实验,获得了其相应的应力-应变曲线,并测定了材料的初始弹性模量和极限强度。在此基础上,利用双尺度渐进损伤有限元数值方法模拟分析了材料的压缩应力-应变响应和损伤演化行为,取得了与实验...
针对热固性树脂基复合材料固化过程中各种复杂的物理化学变化之间的相互影响,建立了基于材料性能时变特性的复合材料固化过程的二维多场耦合计算模型。该模型由已知的3个经典复合材料固化过程子模型构成,包括热-化学模型、树脂黏度模型和树脂流动模型。在此基础上,将固化过程中材料性能的时变特性引入多场耦合计算模型中。通过与文献中实验结果...
为了对C/SiC复合材料螺栓螺牙的承载能力进行评估,采用有限元法和刚度折减方法对C/SiC复合材料螺牙抵抗拉脱的能力进行了研究。结果表明:当齿合螺牙数大于6时,再增加齿合螺牙数已不能有效地提高螺牙的初始拉脱载荷;增大螺距会降低螺牙初始拉脱强度,因而也不能显著地提高螺牙的初始拉脱载荷;在螺距与螺栓直径之比保持常数的情况下,螺牙的初始拉脱...
为了探究复合材料波纹梁的吸能性能,针对铺层形式分别为[(±45)3/(0,90)/(±45)3]、[(±45)8]和[(±45)7]的3种复合材料波纹梁元件,进行了动态冲击试验,得到了吸能载荷-位移曲线,并对其损伤破坏形貌进行了分析。以连续损伤力学为基础,结合改进的Hashin损伤判定准则以及损伤演化规律,提出了针对波纹梁耐撞性损伤分析的刚度退化模型,并基于有限元软件...
提出了一种改进的实验与数值混合法。该方法采用随机短纤维增强复合材料的紧凑拉伸实验,首先得到材料的宏观内聚力模型,进而确定该材料纤维基体界面微观内聚力模型参数。通过有限元法和基于场投影的反解法得到了宏观内聚力模型结果,对比分析这两个方法的结果,得出该反解法对误差的容忍度较低。随后采用改进的反解法,用数字图像相关法(DIC)直接获...
采用真空导入模塑工艺(VIMP)制备纤维增强聚合物基复合材料多墙结构件时,多墙体拐角处的纤维弯曲变形可能导致多墙体局部渗透特性发生变化。通过可视化流动实验考察了拐角对多墙体渗透特性和树脂流动行为的影响。结果表明:无论是否使用导流介质,多墙体中的拐角对树脂流体在VIMP灌注过程中都具有局部阻力作用,降低了树脂充模流动速度和多墙体整体...
采用非接触空耦传感器在准各向同性复合材料板中激励出单一的Lamb波模态,用于分层缺陷的扫描检测。扫描时,激励和接收传感器置于复合材料板同侧并相对倾斜布置,传感器沿2个正交方向同步线性扫描,得到不同位置的检测信号。对不同扫描路径下的检测信号进行连续小波变换,提取激励频率下的小波系数包络信号,对分层缺陷进行成像。在此基础上,利用概率...
圆形截面复合材料管件物的能量吸收性能比方形截面管件物更加优越,但具有平整表面的方形管件物更容易与其他部件相装配,即方管在实际运用中更具优势。结合圆形与方形管件物的各自优势,以碳纤维为增强体,环氧树脂为基体,利用编织成型方法以及真空辅助树脂传递成型技术制备出编织角度为15°和60°的3类复合材料圆-方形管件物,编号为T15-15、T15-60及...
为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在雷电流作用下的损伤规律,对CFRP进行了雷电流直接效应实验和电-热耦合效应仿真。首先,利用冲击电流发生装置进行了雷电流的直接效应实验,对比了不同电流峰值情况下CFRP的表面损伤情况,并通过C扫描观察了内部损伤。实验结果表明:CFRP的损伤范围随电流峰值增大而显著增大,且内部损伤的范围远大于表面损伤的范围...
捻子条是用于复合材料梁肋结构三角空隙的填充材料,为优化捻子条手工制备方法,为工程实践及自动化生产提供依据,分别采用滚卷式和铺层式2种手工制备方法制备了预浸料捻子条,并通过对预浸料捻子条外形尺寸、微观结构及力学性能的表征,探索了不同手工制备方法对捻子条质量的影响。结果表明:2种方法制备的预浸料捻子条在外形尺寸上差别不大,纤维体...
将羟乙基纤维素(HEC)与海藻酸钠(SA)进行混合,利用戊二醛交联处理后制备了HEC/SA高分子复合多孔薄膜,并探讨了其对模拟含铀废水中的六价铀(U(Ⅵ))的吸附特性。通过静态实验,探讨了初始pH值、U(Ⅵ)初始浓度、温度和吸附时间等对HEC/SA复合膜吸附U(Ⅵ)效果的影响;对吸附过程进行了热力学与动力学分析,利用FTIR、SEM和X射线能谱等手段分析了其吸附...
研究了具有周期微结构的多相压电纤维复合材料在反平面变形下的电弹性场。通过在各非均匀相内引入非均匀的广义本征应变,将原问题等价为带有周期广义本征应变的均匀介质问题,建立了两者间的等价条件。利用等价问题各区域交界处的广义应力连续条件和广义位移协调条件,并结合双准周期Riemann边值问题理论和等价条件,获得了各相材料电弹性场的解析...
基于A+B+C+D 4种标准雷电流波形的联合作用,开展了不同防护形式复合材料板雷击试验。考虑放电通道物理特性,分析放电通道与复合材料表面间的作用过程,将复合材料表面损伤区域分解成初始附着区、附着传导区、附着扩展区、二次附着区和扫掠损伤区,并对未防护基准件、局部喷铝、全喷铝防护件及铜网防护件4类板的各区域进行了损伤特性分析。结果表明...
作为一种典型的航空航天结构,复合材料格栅圆柱筒的轴压稳定性决定了航天器结构的极限承载能力。现有的均匀化等效法和梁-壳有限元法模拟均存在一定的不足。考虑到肋条的局部应力和稳定性问题,将肋条等效为壳单元,提出了全壳有限元法。结合某型号飞行器复合材料格栅承力筒,分别采用这3种方法进行了轴压稳定性研究,同时设计了全尺寸轴压破坏试验...
1征稿范围本刊主要刊载复合材枓基础研究和应用研究方面具有创新性、高水平和具有重要意义的原始性研究学术论文,以及由该领域专家亲自撰写的反映本学科最新发展状况的文献综述和信息性文章。
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