双连续相复合材料的振动阻尼性能研究

作为一种高性能的新型结构材料,双连续相复合材料在振动和噪声环境下的可靠性是结构安全服役的重要保障,对其振动特性的研究具有十分重要的意义。本文主要针对开孔金属泡沫填充环氧树脂等聚合物组成的双连续相复合材料的振动阻尼性能进行研究,希望给出这类材料阻尼性能参数的预测方法。首先,推导了黏弹性悬臂梁的损耗因子的理论预测公式。随后,利用三种不同具有双连续结构的力学模型,用有限元方法对聚合物-金属双连续相复合材料进行了振动模拟。最后,对双连续相复合材料的迟滞回线和损耗因子等振动阻尼性能进行了有限元预测,并通过文献中的实验数据进行了验证。     

碳纳米颗粒形貌对聚乙烯复合材料性能影响的正电子湮没研究

在高性能聚合物纳米复合材料的构筑中,为了实现碳纳米颗粒的精准选择,揭示碳纳米颗粒形貌对聚合物复合材料微观结构及宏观性能的影响十分必要。采用热压法制备了富勒烯、碳纳米管、石墨烯和炭黑等不同形貌碳纳米颗粒填充改性的聚乙烯复合材料,并利用正电子湮没寿命谱探讨了碳纳米颗粒形貌对复合材料自由体积特性的影响。此外,系统地研究了碳纳米颗粒形貌对聚乙烯复合材料流变、力学、电学和热学性能的影响,并将形貌对宏观性能的影响与复合材料自由体积分数的变化进行了关联。     

高体分比颗粒增强复合材料弹塑性力学分析

高体分比颗粒增强复合材料被广泛应用于工程领域。本文通过建立该类复合材料的弹塑性细观力学模型,系统研究了该类材料在单轴拉压情况下的宏观弹塑性力学性能。在有效模量预测方面,分别采用Mori-Tanaka模型和Ju等提出的相互作用细观力学模型研究了高体分比颗粒增强复合材料的宏观有效模量,指出了Mori-Tanaka模型的局限性。针对高体分比颗粒增强复合材料弹塑性力学性能,采用Hill定理和场扰动方法建立了宏观应力与基体等效应力的关系,分别采用Mori-Tanaka模型和Ju模型研究了颗粒增强复合材料在不同体分比下的宏观弹塑性力学性能,并将理论预测与实验数据和有限元模拟结果进行了对比分析。结果表明,针对高体分比颗粒增强复合材料宏观弹塑性力学性能预测,本文方法相比传统模型结果更准确,可为工程领域中该类材料的弹塑性力学性能预测提供一定的理论参考。     

聚芳双硫醚/膨胀石墨/碳纤维纳米复合材料双极板的研制

以环状芳香双硫醚低聚物(COBDS)、膨胀石墨(EG)及碳纤维(CF)为原料,通过原位开环聚合制备出纳米复合材料双极板,并研究了这种复合材料的密度、电导率、弯曲强度、微观形态等特性.结果表明,这种纳米复合材料双极板具有密度小、导电性良好、弯曲强度较高以及气密性良好等优点.     

陶瓷颗粒增强复合材料细观力学模型

复合材料属性的预测是研究其力学性能的关键,根据Eshelby均匀弹性体球形夹杂区域内部与外部应变场思想,建立预测复合材料属性的细观力学模型,同时考虑基体介质中任意两球形颗粒间直接相互作用对复合材料属性的影响,并与传统平均场细观力学模型预测结果进行比较。     

基于多尺度模拟的颗粒弥散材料界面相性能研究

颗粒增强型复合材料宏观表现为均质性能,而细观尺度则表现为各相异性,因此对材料的损伤研究带来关键问题—不同尺度间的损伤传递与解释。基于细观力学方法探索了材料细观结构的损伤形式、损伤机制及裂纹的演化扩展规律。首先借助细观力学内聚力模型,采用有限单元法完成了单颗粒情况下界面相组分对材料宏观力学性能的影响;进而基于随机序列吸附算法,将单颗粒推广至弥散多颗粒情况,研究了颗粒的数量、尺寸大小对材料宏观非线性力学行为的影响以及材料在拉压载荷下的非对称力学行为。     

PET/纳米凹凸棒土复合材料的流变性能

采用不同硅烷偶联剂对纳米凹凸棒土(简称纳米凹土)进行了改性,通过熔融共混法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）/纳米凹土复合材料,用毛细管流变仪和旋转式流变仪及扫描电子显微镜研究了PET/纳米凹土复合材料的流变特性、动态黏弹性以、动态力学性能及复合材料的微观形态。结果表明,纳米凹土的加入降低了PET的熔体黏度和玻璃化转变温度;使复合材料呈现假塑性流体特征;纳米凹土颗粒间不存在相互作用;硅烷偶联剂使纳米凹土能降低熔体的表观黏度,在PET中分散得较好。     

SMC的力学性能预测

本文介绍了一种以组分材料性能为基础确定SMC材料平面及交叉方向热弹性能的计算预测方法，将SMC材料模型看作对称的三层复合材料结构，因此采用经典的层板理论来探讨SMC的有效变形特征。中心层的性能用单向复合材料来表达，用Kerner-Hashin理论来预测颗粒填料复合材料的性能；对片状颗粒填料的复合材料Lewis-Nielser理论可使试验与理论数据很好符合。但体系加入低收缩添加剂对性能的影响不能仅用力学模型来说明。     

双区静电除尘模拟设计中的颗粒荷电模型选用

大气污染治理水平的提高对静电除尘器的净化效率提出更高要求。利用数值模拟设计静电除尘器有助于优化结构和提高性能,而模拟过程中选用的颗粒荷电模型很大程度决定了模拟结果的准确性。通过建立双区静电除尘器电场、流场和颗粒运动模型,计算两种荷电模型下双区静电除尘器内部颗粒运动轨迹,分析荷电模型对荷电区和收尘区内颗粒轨迹的影响。通过两种荷电模型下0.4 μm颗粒和7.5 μm颗粒去除率模拟值与实测值的对比,发现荷电模型导致的模拟值差异随颗粒粒径的减小而增大。定电量模型适用于电场荷电为主的大粒径颗粒,对扩散荷电的忽略使得该模型下小粒径颗粒的模拟去除率远小于实测值。综合考虑电场荷电量和扩散荷电量随时间变化的模型可以很好地反映小粒径颗粒的荷电特性,更适用于对小粒径颗粒荷电行为特征的数值模拟。     

陶瓷增强功能梯度材料等效特性细观力学模型发展与分析

根据Eshelby提出的均匀弹性体椭球夹杂区域内外点的应变场思想,考虑复合材料中嵌入基体的任意两球形颗粒之间直接相互作用对复合材料等效特性的影响,提出预测功能梯度材料等效材料特性的细观力学方法,并在组分材料含量相近区域引入过渡函数。     

仪器化冲击仪在理论研究中的作用：Ⅰ仪器简介及数据处理

介绍了仪器化冲击仪的实验装置及工作原理，仪器化冲击仪除了能给出普通冲击仪所给出的总能量外，还能记录下载荷－时间（Ｆ（ｔ）－ｔ）曲线及能量－时间（Ｅ（ｔ）－ｔ）曲线，可以得到许多有用的描写断裂行为的参数如最大载荷Ｆｍａｘ，裂纹起始能Ｅｉ，裂纹扩展能Ｅｐ及韧度参数ＤＩ等，同时还可以对断裂过程进行分析研究，由此说明仪器化冲击仪在理论研究中将起到很重要的作用。     

XQ-1型纤维强伸度仪及其测力分析

本文介绍了XQ-1型纤维强伸度仪结构和原理,并对三种不同类型的纤维强力测试仪器的特点及测试结果进行了分析.     

碳纤维增强PEEK复合材料的摩擦学性能研究

用磨损试验机对碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK）复合材料进行室温干滑动磨损试验。考察了碳纤维的含量，石墨润滑剂，对靡时间及载荷对材料靡损量及摩擦系数的影响，并用电子显微镜对其磨损表面进行了观察与分析，同时对材料的磨损机理进行了探讨，研究结果表明，随着载荷的升高和对磨时间的延长，材料的摩擦系数逐渐降低并趋于稳定，磨损量呈上升趋势，加入碳纤维可以明显地降低材料的摩擦系数和磨损量，当碳纤维含量为5％－10％时复合材料的摩擦系数和磨损量最低；加入适量固体石墨可进一步降低复合材料的摩擦系数和磨损量。     

刺激响应型过氧化氢凝胶的制备与性能

通过低温震荡方法制备了过氧化氢凝胶。研究了微米和纳米级颗粒状二氧化硅对过氧化氢的胶凝行为及其所形成凝胶的刺激响应性。用R／S软物质测定仪研究了某过氧化氢凝胶配方的触变性能。结果表明，二氧化硅的粒度与表面性质直接影响其胶凝能力，亲水性纳米二氧化硅比亲水性微米二氧化硅具有更好的胶凝能力，而疏水性微米和纳米二氧化硅不能胶凝过氧化氢。亲水性纳米二氧化硅的过氧化氢凝胶具有显著的温度／剪切双重刺激响应性，并随过氧化氢浓度的增加而增强。在实验的基础上，提出了凝胶形成和刺激触变的可能机理。实验发现，加入微量表面活性剂与氢氟酸，能够有效提高凝胶的稳定性。     

自动闭口闪点仪使用影响因素分析及改进

介绍FP565G2全自动TAG闭口闪点测试仪的工作原理及测定方法,通过使用FP56 5G2自动闭口闪点仪对已知闭口闪点的样品进行测定,分析自动闪点仪使用的影响因素并对操作进行改进。将FP565G2测定结果与现行闭口闪点的国家标准GB/T261的测试结果进行比较,FP565G2自动闭口闪点仪重复性要求和精确度要求都在标准方法允许的误差范围内。     

Adhesive and Rheological Properties of Lightly Crosslinked Model Acrylic Networks

The viscoelastic and adhesive properties of a series of model, lightly crosslinked acrylic polymer networks have been investigated. The model networks were statistical copolymers of 2-ethyl-hexyl acrylate and acrylic acid or terpolymers of 2-ethyl-hexyl acrylate, acrylic acid, and stearyl acrylate synthesized in solution. All were lightly crosslinked after the polymerization was completed to obtain typical properties of pressure-sensitive adhesives. The bulk rheological properties of the networks were characterized by dynamical mechanical spectroscopy and in uniaxial extension. Their adhesive properties were tested with an instrumented probe tester fitted with a cylindrical steel probe. The presence of acrylic acid in the copolymer caused an increase in both elastic modulus and resistance to interfacial crack propagation characterized by the critical energy-release rate G_c and the incorporation of stearyl acrylate caused a decrease in both modulus and G_c. In both cases, however, the modification of G_c controlled the overall behavior. The analysis of the nonlinear elastic properties of the adhesives with the Mooney-Rivlin model provided new insights on the role played by the ratio between entanglements and crosslink points in controlling the formation and extension of the bridging fibrils observed upon debonding.     

纳米填充环氧树脂/玻璃纤维复合材料的摩擦磨损性能研究

分别将纳米三氧化二铝（Al2O3）、纳米二氧化钛（TiO2）、纳米二氧化硅（SiO2）颗粒和碳纳米管(CNTs)填充到环氧树脂(EP)/玻璃纤维(GF)复合材料中,制备了纳米填充EP/GF复合材料,GF的体积含量为30 %。用环块摩擦试验机研究了纳米填充物对EP/GF复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,1.0 %（质量分数,下同）的CNTs能够较大幅度地降低复合材料的摩擦因数和磨损率,而纳米Al2O3、纳米TiO2和纳米SiO2颗粒可以明显提高复合材料的耐磨损性能。     

Scaling behavior in the scratching of automotive clearcoats

The scratch resistance of four clearcoat formulations was evaluated using a CSM nano-scratch tester, an AMTEC-Kistler simulated carwash tester, and a laboratory scale macro-scratching tester. Significant differences in the rank-order of all the clearcoats were found when comparing the scratch and mar behavior using macro-scratching, nano-scratching, and AMTEC-Kistler testing. Field vehicles were also examined where the mean and median widths of scratches found on vehicles were 237 and 141 μm, respectively. The range of loads associated with events with the potential to create real-world scratches was found to be significantly higher (5–35 N) than the forces needed to make scratches of the same mean size as those seen in the field (7–10 N). These results indicated that a significant improvement in the scratch resistance of these clearcoats would be needed before customers would notice improvements in their paint finish’s scratch resistance.     

Peel Test Using Nonstationary Peel Method

The cohesive peel spectra of pressure-sensitive adhesive (PSA) tapes have been measured using a non-stationary peel tester. The experimental evidence and a viscoelastic analysis based on a peel model indicate that there are no significant effects of acceleration in the normal rate region. The nonstationary peel tester can be regarded as a useful tool for testing and evaluating PSA tapes.     

Investigation of the adhesion of NbN coatings deposited by pulsed dc reactive magnetron sputtering using scratch tests

Scratch tests have been used to investigate the adhesion of niobium nitride (NbN) coatings that were deposited by pulsed dc reactive magnetron sputtering at target currents of 1.5, 2.5, and 3.5 A onto M2 tool steel and silicon wafer. The coating adhesion on each material substrate was investigated using a progressive load scratch tester (PLST) and a multi-pass scratch tester (MPST). Microhardness tests and scanning electron microscopy (SEM) were also used to examine the hardness and microstructure of the NbN coatings. These results have indicated that the structural, mechanical, and adhesion properties of the NbN coatings improve with increasing target currents. While performing PLST and MPST tests, the highest adhesion and lowest friction force were obtained for the coatings deposited at a target current of 3.5 A. In addition, the triboscobic behaviors that were observed from the MPST of the coatings indicated that the target currents affect the friction behavior of the coatings.