钢/FRP复合板的力学性能

对由高强钢DP980和碳纤维(CF)或芳纶纤维(AF)单向布通过环氧树脂粘贴制成钢/纤维增强复合材料(FRP)复合板,在拉伸、弯曲和压缩条件下进行了力学性能试验研究。通过单向拉伸、单向压缩和三点弯曲试验,获得了包含不同FRP种类、纤维方向的钢/FRP复合板的承载–位移关系。与单一高强钢板DP980比较,钢/FRP复合板具有更高的刚度、承载能力以及抗屈曲失稳能力。粘贴300 g碳纤维单向布的钢/FRP复合板在拉伸、压缩及弯曲条件下最大载荷较单一高强钢板DP980分别提升了44.0%、104.9%和170.1%,初始刚度分别提升了20.5%、28.7%和126.8%。     

应力对纤维增强塑料排烟内筒耐腐蚀性能的影响

针对燃煤电厂烟囱纤维增强塑料排烟内筒工程中应用的纤维增强复合材料试样S-1设置了5种实验条件,即条件A（静态浸泡）、条件B（Ⅰ型应变,应变4.61%）、条件C（Ⅰ型应变+静态浸泡）、条件D（Ⅱ型应变,应变5.89%）、条件E（Ⅱ型应变+静态浸泡）,以探究不同实验条件下试样性能的变化。力学性能测试结果表明：不同实验条件下,试样力学性能出现了不同程度的下降,相对于条件B,试样在条件D下弯曲强度保留率、拉伸强度保留率分别下降了2.98%、9.52%;相对于条件C,试样在条件E下弯曲强度保留率、拉伸强度保留率分别下降了5.92%、4.42%。扫描电子显微镜（SEM）研究发现,试样S-1在条件E下经90 d的实验周期后,表面破坏较为严重,有明显的纤维拔出现象,巴氏硬度测试也表明试样在不同条件下的表面状态发生了变化。红外图谱结果表明,试样在条件E下的水解程度大于条件C。     

纤维增强聚合物布加固木梁的非线性弯曲分析

考虑纤维增强聚合物（fiber reinforced polymer,FRP）布加固层拉伸与压缩时的不同弹性模量以及木梁非线性弯曲的二阶变形和轴向拉伸效应,利用摄动法研究均布横向荷载作用下简支FRP布加固木梁的非线性弯曲问题,得到加固木梁的挠度和弯矩等渐近解析表达式,并给出数值分析.结果表明：FRP加固木梁非线性弯曲的挠度和弯矩小于线性弯曲的挠度和弯矩,并且当无量纲荷载小于5时,FRP加固木梁非线性弯曲和线性弯曲的挠度和弯矩几乎相等,没有明显差别;但随着载荷的增大,二者相差逐渐增大;当无量纲载荷大于20时,非线性弯曲效应十分显著,必须选用FRP加固木梁的非线性弯曲模型进行分析.     

纤维增强塑料排烟筒筒体力学性能统计分析

研究了玻璃纤维织物/乙烯基酯树脂复合材料铺层结构对燃煤电厂纤维增强塑料排烟筒(简称FRP排烟筒)筒体拉伸性能影响,采用强度服从两参数Weibull分布和应力服从正态分布对安全系数与可靠度之间的关系进行统计分析。设计了7种不同铺层数的铺层结构,分别为[0/90/0/90/0/C]、[0/90/0/90/0/C]2、[0/90/0/90/0/C]3、[0/90/0/90/0/C]4、[0/90/0/90/0/C]5、[0/90/0/90/0/C]6以及[0/90/0/90/0/C]7。7种结构分别含有6层子层,12层子层,18层子层,24层子层,30层子层,36层子层,42层子层。其中0表示玻璃纤维沿着筒体环向排列,由缠绕纱子层组成;90表示玻璃纤维方向沿着筒体轴向排列,由单向布子层组成;C表示短切玻璃纤维毡子层,纤维均匀在层内随机排列。通过缠绕成型工艺制备层合板。结果表明:随着层合板的铺层数增加,强度先上升后下降,0°方向铺层数达到[0/90/0/90/0/C]2时,强度基准值A和B达到最大值,分别为391.23 MPa和451.26 MPa;90°方向铺层数达到[0/90/0/90/0/C]4时,强度基准值A和B达到最大值,分别为233.26 MPa和255.03 MPa;安全系数的取值与和强度变异系数和应力变异系数有很大关系;确定了[0/90/0/90/0/C]4以及[0/90/0/90/0/C]5比较适合制备排烟筒。     

喷射FRP拉伸力学性能的试验与分析

为研究喷射FRP的拉伸力学性能,文中对13组试件进行了单向拉伸力学性能试验,分析其应力—应变曲线、抗拉强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率等力学性能指标。研究纤维类型、树脂种类、纤维体积率、纤维长度、试件厚度等因素对喷射FRP力学性能的影响。结果显示:纤维类型和树脂种类对喷射FRP拉伸力学性能的影响十分明显;纤维体积率为20%~25%,纤维长度为40 mm时,喷射FRP能获得较好的力学性能;喷射FRP试件厚度增加并不能持续有效的增强力学性能,不宜过厚。研究表明:为获得较好的力学性能,喷射FRP宜采用碳纤维喷射纱和乙烯基酯树脂加工制作,纤维体积率和长度宜控制在一定范围,且材料厚度不宜过厚。     

PDC-Ⅱ/连续单向碳纤维复合材料研究

研究了PDC—Ⅱ/连续单向碳纤维复合材料的弯曲强度、层间剪切强度、冲击强度与树脂含量的关系,并观察了层间剪切和冲击破坏试样断面的形态、界面,讨论了树脂和碳纤维组分对复合材料力学性能的贡献。     

高温下GFRP筋力学性能的试验研究

为了研究高温下纤维增强复合材料(FRP)筋的力学性能,对直径为8mm的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋进行了高温下的拉伸试验,获得了10 ～ 500℃范围内随着温度升高GFRP筋的极限强度和弹性模量的衰减趋势;并结合材料TG/DSC热学试验结果提出了GFRP筋在高温下的拉伸本构模型.该三参数拉伸本构模型以纤维和树脂的...     

环境温度对碳纤维复合材料层合板力学性能的影响

环境温度对飞机复合材料结构的力学性能有着至关重要的影响。为了更好地掌握碳纤维/树脂基复合材料层合板在不同温度环境下的力学性能变化情况,以W-3021FF/LY 1564 SPT/XB 3487复合材料为研究对象,在湿法成型工艺下,分别在-54℃、25℃(室温)、71℃温度环境下进行拉伸、压缩力学性能试验,并利用扫描电镜显微镜(SEM)对力学性能试样断口进行扫描分析。试验结果表明:与室温环境相比,低温环境下碳纤维与环氧树脂基黏合增强,复合材料层合板的拉伸与压缩强度提高;而高温环境碳纤维与环氧树脂基结合弱化,复合材料试样的拉伸与压缩强度均降低。     

玻纤增强柔性管结构敏感性研究与数值分析

针对在海洋油气开采中传统钢管质量大、易腐蚀老化等问题,亟需找到一种质量小、强度高且耐腐蚀的新型柔性管道,选用玻纤增强柔性管开展了研究,基于复合材料层合板理论建立了玻纤增强柔性管的理论模型,采用ABAQUS建立了管道整体的有限元模型,通过相关文献验证了模型的准确性,分析了缠绕角度在拉伸、压缩、弯曲、拉伸-弯曲以及压缩-弯曲5种荷载工况下对管道应力的影响,并着重分析了拉伸工况下增强层缠绕层数对管道应力的影响.结果表明：柔性管增强层是管道主要的承载结构.综合5种工况模拟结果,得到柔性管增强层最佳缠绕角度为（±45°）～（±55°）,增强层缠绕层数在4～16层时,柔性管承载能力有较大提高,超过16层后,承载能力无明显提高.     

燃煤电厂纤维增强塑料排烟内筒事故温度性能研究

针对纤维增强塑料排烟内筒在事故烟气状态(短暂态、偶然态)温度下的性能,设计[WD/UF/WD/UF/WD/MC/WD]为基本结构单元,缠绕制备3种结构层试样,利用高温试验箱测试其弯曲力学性能,并对整体筒节进行温度场计算。结果表明:在短暂态、偶然态条件下,3种试样的性能保留率均高于50%,在短暂态工况下对筒节的温度场进行稳态热传导计算表明,结构层与内衬层交界处的温度最高维持树脂的热变形温度-20℃以下,对偶然态工况采用瞬态热传导表明经过30 min热传递,筒节中心处温度在75℃。     

云母增强聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的研究

本文采用熔融共混法制备PP/云母复合材料,通过自制紫外老化箱研究PP/云母复合材料紫外老化性能,并借助SEM照片等手段进行表征,研究表明：PP/云母复合材料拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度都随云母含量的增加而增大,云母含量高达40%时,复合材料的强度都还有上升的趋势;云母的加入使得聚丙烯具有很明显抗紫外老化性能,其复合材拉伸强度和缺口冲击韧性的保持率近高达95%以上,UVB光辐照800 h内对复合材料力学性起到一定促进作用,这主要是由于云母片层结构产生偏光和干涉效应而导致。     

聚苯酯对Ekonol/POM复合材料力学性能的影响

用转矩流变仪共混-模压成型方法制备了Ekonol / POM复合材料,在对复合材料的力学性能(含拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、压缩强度和断裂强度)以及显微硬度进行测试的基础上,考察了聚苯酯的含量对于复合材料力学性能的影响.结果表明, Ekonol的最佳含量为20%(质量分数),此时,复合材料的压缩强度比POM提高42.4%,显微硬度提高24.7%.而其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和断裂强度有所降低,但并不妨碍其作为结构零件使用.     

燃煤电厂FRP排烟筒筒体对接接头的结构优化

为了优化燃煤电厂悬挂式玻璃纤维增强塑料(FRP)排烟筒筒体之间对接接头连接结构,采用理论计算分析以及对FRP筒体双搭接结构试验件进行拉伸实验的方法,分别研究了搭接区域的厚度、倒角结构和筒体末端预胶接对FRP排烟筒对接接头的拉伸强度、破坏载荷以及破坏形式的影响。结果表明:接头连接试验件的拉伸强度随着搭接区域厚度的增加呈现先增加后减小的趋势,破坏载荷先增加后趋于稳定,当搭接区域厚长比达到8.5%时,拉伸强度和破坏载荷达到最大值;搭接区域倒角结构和接头末端预胶接能够提高接头连接件的拉伸强度和破坏载荷;随着搭接区域厚度的增加,接头连接试验件的破坏形式出现纤维断裂破坏、搭接区域剥离破坏和被连接件的剪切分层破坏。最后,建议FRP排烟筒接头采用倒角和预胶接结构形式,以提高排烟筒的整体受力性能。     

平纹铺层及三维角联锁复合材料热氧老化后低速冲击及剩余弯曲性能

以平纹铺层和三维角联锁碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,探究其在180℃高温下分别老化4、8、16和32 d后的低速冲击响应,并结合其冲击后弯曲性能,比较两种结构复合材料抗冲击性能随老化时间的变化规律。结果表明:随着老化时间的增加,冲击加载下平纹铺层和三维角联锁纤维环氧树脂两种复合材料试件的最大冲击载荷减小,能量吸收率增大,承载性能退化;相同老化条件下,三维角联锁结构试件的剩余模量和强度保留率均高于平纹铺层试件。两者微观形貌的分析表明:平纹铺层结构试件易在热氧老化过程中形成连续的层间裂纹,并在外加载荷作用下扩展造成层间失效;三维角联锁结构试件因厚度方向的接结纱作用,界面裂纹扩展受阻,从而缓解热氧老化引起的界面性能退化。     

玄武岩纤维布增强不同树脂基体复合材料的制备与力学性能

利用3种不同的制备工艺,成功制备了相同玄武岩纤维布含量但5种不同树脂基体的玄武岩纤维布增强树脂基复合材料.5种树脂基体包括热固性的环氧树脂、乙烯基酯、热塑性尼龙6、聚碳酸酯及ABS树脂.所制备的5种复合材料组织均匀致密,玄武岩纤维布分布特征相同.研究了玄武岩纤维布增强树脂基复合材料准静态拉伸和3点弯曲力学性能,探讨了树脂基体种类的变化对力学性能的影响规律.在此基础上,通过微观分析研究了玄武岩纤维布增强树脂基复合材料在准静态拉伸和3点弯曲加载条件下的破坏机制,并揭示了树脂基体种类的变化对力学性能影响的机理.      

GF/pCBT复合材料制备及耐高温和盐腐蚀研究

利用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)的原位聚合法,将催化剂预先附着在玻璃纤维(GF)表面使其与CBT在空间上隔离,避免树脂提前聚合致使黏度增高,进而采用液体成型技术制备高纤维体积含量的连续玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯基(GF/pCBT)复合材料,并研究了复合材料在高温环境中及经高温、盐雾喷射和盐水浸泡等老化处理后的弯曲力学性能变化.研究结果表明:GF/pCBT复合材料的弯曲强度随环境温度的升高而下降,在50℃～75℃区间由于pCBT基体的玻璃化转变而导致的复合材料弯曲强度下降速率最快;在低于175℃的温度下,材料恢复至常温后弯曲性能基本无变化,环境温度升高至200℃,材料恢复至常温后弯曲性能有小范围提升;在盐雾喷射和盐水浸泡老化初期材料弯曲强度有一定增加,但随后开始快速下降;相对盐雾喷射,盐水浸泡老化作用更为明显,且老化4周时弯曲性能仍无稳定趋势.     

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料的研究

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合,通过单向缠绕成型工艺,制备出具有良好力学性能的单向复合材料板．研究了复合材料的成型工艺及配方组成对单向复合材料力学性能的影响,结果表明：采用成型工艺方法和配方组成的复合材料的拉伸强度为１１４ＧＰａ、弯曲强度为２７８ＭＰａ、冲击强度为３４７ＭＰａ;同时利用扫描电镜对复合材料的界面进行了分析．     

聚甲醛耐磨复合材料的研究

用转矩流变仪共混-模压成型方法制备了Ekonol/G/POM复合材料,对其力学性能(含拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和压缩强度)进行了考察,并对其摩擦学性能进行了研究.结果表明:Ekonol的加入,使Ekonol/G/POM复合材料的压缩强度提高,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度有所降低,但并不防碍其作为结构零件使用;Ekonol和石墨G的加入,提高了POM的摩擦学性能;当Ekonol含量为20%左右时,复合材料具有较为理想的综合性能.图9,表2,参8.     

轧制差厚板单向拉伸性能研究

分别采用解析、仿真以及试验方法对轧制差厚板(tailor rolled blank,TRB)的单向拉伸性能进行研究.基于金属塑性变形理论,推导了轧制差厚板单向拉伸的力学解析模型,对未退火和已退火的1.2、2.0mm等厚板及1.2/2.0mm轧制差厚板进行单向拉伸试验,并从金相组织上解释了退火前后轧制差厚板的性能差异.最后在拉伸试验的基础上,对未退火和已退火的1.2/2.0mm轧制差厚板进行单向拉伸仿真.结果表明:解析模型能够准确地描述轧制差厚板单向拉伸过程中的应力应变状态,未退火和已退火轧制差厚板单向拉伸试样的缩颈均发生在试样薄侧,并且退火后的轧制差厚板表现出更好的成形性能,解析、仿真以及试验结果能够较好地吻合.     

碳纤维／环氧树脂复合材料的热氧老化机理

以碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象，分别采用失重法、静态与动态（DMTA）力学性能测试和IR分析，研究了其热氧老化规律与机理。结果表明：在热氧老化条件下，碳纤维/环氧树脂复合材料的失重率与时间之间的关系服从指数规律；其弯曲强度保留率在25℃热氧老化条件下与老化时间无关，而在100和150℃条件下则随时间呈指数规律衰减，并且温度越高，其弯曲强度保留率下降越快；DMTA与IR分析结果一致，25和100℃的条件下，碳纤维/环氧树脂复合材料的老化形式为物理老化，而在150℃的条件下，则既有物理老化，又有化学老化。