弧形三角截面碳纤维复合材料桁架结构的研制

复合材料桁架结构具有重量轻、比刚度和比强度高、载荷分布合理的特点。为适应飞艇等浮空器的弧形曲面结构,创新设计了弧形三角截面碳纤维复合材料(CFRP)桁架结构,并对其制备技术进行了研究。桁架弦杆管件采用外模内加压的成型方式,三角腹杆与接头为整体结构、一体化成型,整体单元桁架在专用工装上组装连接。通过本方法制备的单元桁架组件比强度和比刚度大,各项性能满足设计指标要求,具有轻量化和承载性良好的特点。最终通过单元桁架组件的连接组合形成环形或弧形整体复合材料桁架结构件,可实现在飞艇、高空气球等浮空器桁架结构上的应用。     

不同工艺碳纤维增强复合材料构件的力学性能

针对碳纤维增强复合材料在电动汽车车身上的应用,分别采用手糊、真空袋压和模压三种成型工艺,设计制备了碳纤维增强复合材料层合板和双帽形管件两种实验样件。对样件进行了单向拉伸和三点弯曲试验,对构件的力学性能、表面质量、微观结构和破坏形式进行了比较,并分析了不同工艺性能存在差异的原因。研究表明:采用模压工艺成型的复合材料结构件气泡少,孔隙率小,表面质量最好;模压成型的层合板拉伸强度比手糊成型的提高了14.39%,管件弯曲强度比手糊成型管件提高了一倍,比真空袋压成型管件提高了47.58%。研究证实模压成型相对于手糊和真空袋压工艺,产品具有较优良的力学性能和一致性,较适合于电动汽车等轻量化结构的成型。     

专利文摘

正一种碳纤维织物复合材料整车骨架及其制备方法本发明公开了一种碳纤维织物复合材料整车骨架,所属整车骨架是由碳纤维织物复合材料蜂窝管和碳纤维复合材料接头插接制备而成的立体框架制成。本发明将碳纤维织物复合材料制成的蜂窝状支撑的管状结构件和接头插接形成整车骨架,可以使车骨架在受力时,将所承受的力分布     

CFRP碳纤维增强复合材料钢丝螺套连接性能研究

碳纤维复合材料结构件在航空航天领域广泛应用,通常在结构件加工通孔后采用螺接或铆接方法进行机械连接,该方法增加了结构件连接重量和连接复杂性。然而,采用复合材料结构件自身加工螺纹孔进行机械连接的方法,存在螺纹孔耐磨性差、承载能力差、连接强度低、螺纹易破损及抗疲劳性能差等问题,极大限制了复合材料螺纹孔的连接使用。近年来,出现了在复合材料结构件机械连接中使用钢丝螺套的方法,在部分程度上提升了复合材料螺纹孔的连接强度。本文针对MT700碳纤维复合材料钢丝螺套的连接性能,通过对钢丝螺套作用及原理分析、有无钢丝螺套复合材料试件的重复拆装试验及拉脱载荷强度试验,详细分析了钢丝螺套连接性能及复合材料螺纹孔破坏形式。结果表明,相比于无钢丝螺套的复合材料螺纹孔,带有钢丝螺套的复合材料螺纹孔明显增强了承载连接性能及耐磨性,拉脱力提升了26%且均匀稳定,降低了螺纹孔破坏风险,拓展了复合材料螺纹孔的连接应用范围。     

轨道交通车辆用高阻燃碳纤维复合材料环境适应性研究

碳纤维复合材料制作的轨道交通车辆结构件最大优势在于轻量化,整体具有较好的力学性能,且相对于铝合金有更好的抗疲劳性。作为轨道交通车辆外部结构件,车外环境很大程度上会影响产品使用寿命,针对该产品的使用环境,本文研究了一种适合轨道交通用碳纤维复合材料,对该材料的环保、阻燃、紫外辐射、湿热老化、盐雾老化等环境试验进行了研究,结果表明该碳纤维复合材料在复杂环境下仍具有良好的力学性能,满足设计要求。     

碳纤维复合材料管件与金属配件销钉连接的研究

碳纤维复合材料因其轻质、高强等性能在汽车领域得到广泛应用。碳纤维复合材料吸能盒作为汽车的重要部件,在汽车装配中与金属配件的连接问题是研究能量吸收的重要方向。为研究能量吸收盒的装配可行性问题,本文采用机械连接中的销钉连接方式首先研究了开孔对管件的能量吸收影响,其次通过正轴向、偏轴向准静态压缩实验分析复合材料管件与金属配件悬垂式与非悬垂式连接的能量吸收性能差异并观察其破坏过程,结果表明,底部开孔对管件能量吸收无较大影响,本文设计的悬垂式销钉连接方式无法稳定有效吸能,不具有可行性,非悬垂式销钉连接方式具有可行性,可采用非悬垂式销钉连接进行进一步研究。     

复合材料框架胶接接头超声检测研究

针对碳纤维复合材料框架胶接接头的胶接质量问题,提出了使用0.5～10 MHz的宽带窄脉冲探头单侧进行脉冲回波法快速检测。采取试验与理论相结合的方法,采集11种常用接头结构超声波,对其传播特性和检测信号特性进行分析。研究结果表明:试验提出的方法实现了对复合材料框架胶接接头的胶接质量检测,对实际工程检测具有较强的指导意义。     

碳纤维表面的液相氧化与化学偶联的研究

一、概述 碳纤维复合材料是六十年代发展起来的最有应用价值的新材料之一。这种复合材料的比强度和比弹性模量相当于金属钛的3倍和5倍,故极宜作为刚性和强度要求高而比重要求小的结构材料,例如应用在直升飞机结构件、宇航飞行器和深海受压容器等方面。碳纤维复合材料具有突出的性能,可满足很多要求。因此,它已受到人们极大的重视,并在应用技术方面取得了较大进展。但由于碳纤维,特别是     

一种碳纤维复合材料结构件真空灌注成型方法

<正>本发明公开了一种碳纤维复合材料结构件真空灌注成型方法,采用真空灌注成型技术制作大尺寸碳纤维复合材料风电叶片结构件;将导流网用透明双面胶带粘接固定在模具上,防止导流网变形使碳纤维织物变形,保证碳纤维布取向一致,以便获得具有较高力学性能的复合材料结构件;     

碳纤维增强复合材料接头研究进展

本文综合叙述了碳纤维增强复合材料接头的设计、成型工艺、强度分析、试验方法及其研究进展,重点介绍了碳纤维增强复合材料耳片接头的尺寸设计、铺层设计和承载设计,以模压法和三维编织法为例介绍了耳片接头的工艺流程,对用于接头强度分析的有限元法、解析法及其相关的强度理论进行了叙述,探讨了复合材料接头拉伸、弯曲和剪切的试验方法,指出了接头设计和试验中存在的问题和今后的研究方向。研究表明,碳纤维增强复合材料接头一般优先选择增强型层压式结构形式,三维编织呈厚度方向增强结构以及关于接头疲劳的研究是今后研究和发展的方向。     

电泳/高温涂装对车用复合材料性能影响研究

随着汽车产业的不断发展,人们对汽车的要求日趋严格:一方面传统的燃油汽车将面临着百公里燃油耗的严苛要求;另一方面兴起的新能源汽车也将承受电池续航里程的挑战,二者均与汽车轻量化息息相关。因此,汽车轻量化的需求十分迫切,已经成为未来汽车业界的重要发展趋势。材料的选择则是轻量化的关键,碳纤维具有优越的比强度、比刚度等性能,具有优异的轻量化性能。碳纤维复合材料应用于车身结构件上,其不仅能减轻车身重量,在行人保护与安全性方面也具有优势。因此,探讨电泳/高温涂装工艺对碳纤维复合材料的影响,在汽车结构件轻量化的发展历程中具有重要的意义。本文通过将复合材料试样进行电泳/高温涂装的实验,研究复合材料对电泳池槽液的影响与电泳/高温涂装对复合材料性能的影响,从而探讨碳纤维复合材料在汽车结构件轻量化领域的可应用性。     

碳纤维复合材料抽油杆及其制造方法

本发明公开了一种石油工业使用的碳纤维复合材料抽油杆及其制造方法,可显著降低采油成本。抽油杆由杆体和杆接头组成,杆体采用碳纤维复合材料制作,两端连接杆接头,或者将杆接头也使用碳纤维复合材料,直接加工在杆体上,与杆体成为一体。碳纤维复合材料的杆体与采用金属材料的杆接头连接时,可采用粘接的方法：将杆体的杆头加热,温度在80℃—200℃之间,然后用一定量的树脂胶或其他强力胶充入杆接头的锥形面内腔,将杆体的杆头旋转插入杆接头的锥形面内腔中,保持压力10min到40min。专利申请号：99120420;公开号：1258805     

整体式碳纤维复合材料纯电动汽车上车体结构件研制

依托某全新开发的纯电动车型,开展碳纤维复合材料上车体结构设计及验证;根据原上车体设计的性能要求及碳纤维复合材料的材料和成型工艺特性进行结构设计,CAE分析验证,零部件及整车验证,成功试制碳纤维复合材料上车体并应用于整车。研究结果表明,碳纤维复合材料经合理的结构设计更适合作为结构件在汽车领域中予以应用,并具有显著轻量化效果,在汽车尤其是纯电动轿车领域具有发展前景。     

碳纤维复合材料的耐腐蚀性能

碳纤维增强树脂基复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳性好、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性,已成功用于复合材料结构件中。碳纤维复合材料的耐腐蚀性能足工程应用中的一个主要技术指标。从材料学的角度分析了碳纤维复合材料的耐腐蚀性能,包括耐候性、耐水性、耐介质腐蚀性、耐热性等,可为复合材料结构件的设计、选材、成型、使用及贮存维护提供参考。     

环境对碳纤维增强基复合材料的影响及其防护措施

在航空、航天、建筑工程、汽车、医疗、体育等各个领域中,碳纤维复合材料作为一种先进复合材料,已经得到了广泛应用。在碳纤维复合材料的各类工程应用中,其不可避免地会受到严寒、酷热、湿热等周围环境的影响。碳纤维复合材料在不同应用环境下,温度、湿度的差异对碳纤维复合材料的可靠性提出了更高的要求。温度的变化会造成层间内应力的改变以及组分性能的差异。本文研究碳纤维复合材料的吸湿规律,阐述其破坏的机理,使碳纤维复合材料在工程应用中发挥出更大的作用。另外,由于碳具有较好的导电性,并具有较高的电位,碳纤维复合材料在一般环境中呈惰性,显示贵金属的特性,电位较高,所以与金属材料连接时,都起阴极作用,会加速金属的腐蚀,可以通过一定的防护手段来解决这个问题。     

基于FBG传感碳纤维复合材料π型胶接接头损伤监测

针对碳纤维复合材料π型胶接接头在拉伸载荷下的损伤,建立了碳纤维复合材料π型胶接接头的有限元模型,预测了接头失效部位,并分析了其损伤演化和应力分布的映射关系。然后基于传递矩阵法计算了损伤部位光纤布拉格光栅(FBG)的反射光谱,并通过实验验证了反射光谱计算方法的有效性。最后利用遗传算法对应力分布进行重构,得到了损伤部位的应力分布形式,为工程上碳纤维复合材料π型胶接接头的损伤监测提供了新的方法。     

碳纤维复合材料湿热性能研究进展

对于碳纤维增强树脂基复合材料,湿热环境条件对其力学性能的影响非常明显,可导致其强度和刚度下降.在研究了国内外关于碳纤维增强树脂基复合材料湿热老化性能的基础上,从理论模型和试验方法两方面分析了复合材料吸湿模型和扩散机理,结合实际需求对国内外关于碳纤维复合材料湿热性能的试验方法和测试手段进行了评价,认为目前湿热加速老化性能的研究具有一定的局限性,并提出了研究思路.     

NASA研发的碳纳米管复合材料压力容器首次进行飞行试验

正NASA于2017年5月16日将复合材料压力容器(COPV)搭载探空火箭进行飞行试验,以测试拉伸强度并将其与传统碳纤维/环氧树脂复合材料结构进行对比。NASA研究人员表示此次试验是碳纳米管复合材料首次以结构部件的大结构件形态进行飞行试验。NASA和很多研究中心都参与了COPV项目,包括格伦研究中心、兰利研究中心和马歇尔航天飞行中心,此外,工业界也参与其中。     

缝纫增强对碳纤维编织复合材料管件能量吸收性能的影响

采用碳纤维增强复合材料管件代替传统的金属材质的吸能盒,实现了在提高能量吸收能力的同时减轻车身重量。管件的增强体分别是经过缝纫增强的碳纤维编织物和未经过缝纫增强的碳纤维编织物,选用环氧树脂作为基体材料运用真空辅助成型工艺完成整个管件的制作。对有无缝纫增强形式对碳纤维编织物增强复合材料管件物能量吸收能力的影响展开研究。研究结果表明,经过缝纫增强的碳纤维编织管件能够明显提高管件的能量吸收能力,经过缝纫增强的管件的比能量吸收值比未经缝纫增强的高出16%。为了研究管件的能量吸收机理,对测试后的管件进行了树脂包埋、抛光和观察,观察后发现经过缝纫编织的管件物的中央裂纹受到了缝纫结构的限制,使得中央裂纹不易扩展,能量吸收性能得到明显的提高。     

碳纤维支杆与金属接头两种连接方式的拉伸试验

碳纤维支杆与金属接头的连接方式通常有两种:胶接和胶-销连接。为了比较二者连接强度的大小,根据当前需求,设计并制作了拉伸试样,然后利用试验机对试样进行了拉伸试验。试验结果表明,胶接方式所能承受的最大拉伸载荷为42.25kN,连接强度为5.83MPa;胶-销连接方式所能承受的最大拉伸载荷为42.10kN,连接强度为5.81MPa。与胶接相比,胶-销连接对支杆和接头的连接强度没有较明显的提升,反而略有下降。