帘线／橡胶复合材料疲劳测试方法

利用自建的试验系统,采用单向聚酯帘线／橡胶复合材料模拟汽车子午胎的胎体,研究了疲劳载荷下橡胶复合材料的变形和损伤累积特性,讨论了两徊加载方式对疲劳性能的影响,结果表明：定载荷疲劳测试优于伸长疲劳测试,为评价轮胎的疲劳特性,预报轮胎的疲劳寿命提供了有效手段。     

单向帘线/橡胶复合材料的疲劳损伤模型与疲劳寿命预报

将不可逆热力学和损伤力学应用于橡胶复合材料的疲劳研究，在大量试验工作的基础上，选择适当的热力学势函数，建立了橡胶复合材料的损伤演变方程和橡胶复合材料的疲劳寿命预报方程。应用本模型对单向橡胶复合材料的疲劳寿命进行了预报，发现理论预测值与试验结果比较符合。     

纵向拉伸对尼龙帘线-橡胶复合材料横向拉伸力学性能影响的实验研究

采用十字形试件,在双轴拉伸条件下研究了尼龙帘线-橡胶复合材料单层板纵向定载荷对横向力学性能的影响和横向定载荷对纵向力学性能的影响。实验结果表明:纵向拉伸载荷对尼龙帘线-橡胶复合材料的横向拉伸力学性能有很大的影响。随着纵向拉伸载荷的增加,横向应力应变关系发生了很大的变化;横向拉伸强度先上升然后又下降;而其断裂变形和变形能却逐渐减小。横向拉伸载荷对尼龙帘线-橡胶复合材料的纵向拉伸力学性能影响却很小。这可能与材料纵向和横线拉伸性能差异太大有关。     

一种新的橡胶-帘线复合材料的模型及其参数识别方案

为了给工程应用提供简便而有效的数值计算方法,提出了橡胶-帘线复合材料的一种非线性数值模型。首先推导了这种模型的有限元格式,以便在ABAQUS软件基础上实现这种模型;然后在单胞有限元分析的基础上,将此类超弹性基体、长纤维增强复合材料等效为一种横观各向同性超弹性材料。给出的数值算例将此方法的计算结果与纤维、基体分别细分单元的有限元分析结果进行了比较,验证了该方法的有效性与实用性。     

三维机织复合材料的一种梁单元细观力学模型

根据三维机织复合材料中纤维束排列和变形的周期性特点,推导了一种细观梁单元模型。该模型考虑了纤维束的拉 (压) 弯耦合效应和纤维束之间的相互作用,可以描述纤维束和基体中的细观应力分布,并得到宏观的力学性能。针对一种典型的三维机织复合材料,首先根据编织参数,确定其细观几何结构,取最小周期的一段纤维束作为分析胞元,用上述细观梁单元分析了该段纤维束在面内拉伸荷载下的细观应力分布,计算出平均模量, 并用材料试验和细观实体有限元对本模型进行了检验,结果与本文的预测吻合良好。研究表明,拉、弯耦合效应引起的纤维束中的细观弯曲应力同平均轴向应力相比,不可忽略。      

单向聚酯帘线增强橡胶材料疲劳特性研究

利用自行建立的试验系统, 首次对单向聚酯帘线增强橡胶材料进行了疲劳测试, 研究了应变、频率和温度对疲劳损伤累积的影响, 并给出了疲劳寿命预报方程, 为评价轮胎的疲劳特性、预报轮胎的疲劳寿命提供了有效的手段。      

有缺陷纤维增强复合材料的细观力学

本文沿着细观力学从各向同性到各向异性，从平面问题到三维问题，从线弹性到弹塑性的发展历程，对有缺陷复合材料的细观力学的主要研究领域进行了总结和评述。     

基于细观力学模型的石墨复合材料有效电导率预测

利用聚合物基复合材料的细观力学理论来预测石墨复合材料的有效电导率模型。基于细观力学对H-S模型和自洽(SC)模型进行了分析。修正自洽(MSC)模型是建立在考虑扁平夹杂Eshelby张量的自洽理论和渗流理论的基础上的。比较各种模型的适用条件,MSC模型最终选定预测石墨复合材料的有效电导率。体系关键指数依据实验结果确定。结果表明,预测结果与试验结果较为接近,MSC模型可以用来较好地预测石墨复合材料的有效电导率。该修正模型将能够提供较为可靠的指导方案用于石墨复合材料的设计和优化。     

界面处理对涤纶帘线/天然橡胶复合材料粘结性能的研究

界面粘结的性能直接影响复合材料综合性能，复合材料的破坏往往是界面产生应力集中先破坏，因而对于增强体的表面处理是影响复合材料能否发挥最优性能的关键。涤纶帘子线（尤其高模低缩涤纶帘线）被广泛用于轿车轮胎增强体，但由于其界面的粘结强度制约了涤纶帘线的发展，有必要探索性能优良的方法来改善界面的粘结强度。在传统的RFL（间苯二酚-甲醛-胶乳）胶粘剂的基础上，用环氧树脂预浸胶来对涤纶帘线进行表面预处理，用H-test来表征粘结强度的优劣，以及模拟轮胎在运动过程中发热测定粘结强度与温度的依赖关系，同时用红外-拉曼光谱对胶粘剂在界面发生的反应及电子显微镜来探讨界面破坏形貌对粘结强度的影响；并且对尼龙与涤纶帘线与橡胶粘合的一些性能进行了对比。     

单向帘线增强橡胶复合材料在周期载荷下的动态粘弹性

研究了橡胶复合材料的疲劳行为，发现：橡胶复合材料在疲劳过程中具有明显的非线性粘弹性，材料的动态粘弹性在疲劳初期和末期表现出不同的趋势，与其他脆性复合材料不同，橡胶复合材料在疲劳过程中伴有较高的热生成，橡胶复合材料的滞后损失愈大，实际热生成温度愈高，其疲劳寿命降低愈明显。     

多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料的湿度敏感特性

采用多壁碳纳米管和硅橡胶制备多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料。研究了该复合材料的导电网络和湿敏特性。通过透射电镜观察经过化学修饰和未修饰的多壁碳纳米管的表面形貌,扫描电镜观察多壁碳纳米管／硅橡胶复合材料形成的导电网络结构;分析该复合材料的导电机理,研究多壁碳纳米管／硅橡胶感湿特性。结果表明,相对湿度在11％-98％的范围,...     

防隔热一体化复合材料整体性能优化设计方法

集非烧蚀、隔热和轻质可靠于一体的一类新型热防护材料是我国未来新型空天飞行器发展的核心技术,耐高温表层与内层隔热层的界面处是热失配最严重的区域,材料内部的梯度过渡设计是实现防隔热一体化复合材料的关键。为了提高材料的整体综合性能,首先利用单纯形法和邻域培植多目标遗传算法对材料梯度层组分过渡形式和材料尺寸参数进行了确定性优化,并以所获最优解作为初始值,进一步考虑了材料性能、载荷条件等的随机波动,采用6 Sigma方法对材料整体性能进行了可靠性优化。结果表明:通过该优化策略,在获得满足可靠性要求的最优材料性能参数的同时,可以有效提高优化效率,对于计算模型复杂的优化问题尤为重要。      

混炼参数对短纤维-橡胶复合材料性能的影响

混炼参数是短纤维-橡胶复合材料制备过程中重要的工艺参数,直接影响着短纤维的补强性能。通过实验对比分析了填充系数、上顶栓压力、冷却水温度、转子转速和短纤维添加份数5个混炼参数对短纤维-橡胶复合材料混炼过程和硫化胶物理机械性能的影响。结果表明随着填充系数、上顶栓压力等参数的增加,混炼过程中消耗的最大功率、单位能耗等不断增加,而硫化胶的物理机械性能则有最佳值。当填充系数为0.6,上顶栓压力为0.6MPa,冷却水温度为40℃,转子转速为70r/min,短纤维添加份数为3份时,短纤维-橡胶复合材料的物理机械性能最佳。     

超导YBa2Cu3O7 +δ/硅橡胶复合材料的压敏与介电特性

采用YBa₂Cu₃O_{7 +δ}(简称YBCO)多晶陶瓷超导粉末与硅橡胶(110型)按不同质量比进行配料,经过特殊的制备工艺,合成不同含量的超导 YBCO/硅橡胶高分子复合材料,分别测量样品的压敏效应和介电特性。结果表明,在不同应力作用下,样品电阻值的变化范围在1～4个数量级。样品电阻值随测量温度的降低(300~50K)呈下降趋势,测量温度降到90K时,样品电阻值发生突变,但在9050K没有观察到超导零电阻现象。室温下,样品的介电常数随频率的增加(1 kHz~5 MHz)而减小,介电损耗随测量频率的增大先增大后减小。随着YBCO含量的增加,形成的超电容网络微观结构也就越多,样品的电阻逐渐减小电流加大,导致超电容中电解质的极化强度有所增加,两者共同作用的结果导致样品的介电常数、介电损耗均随着YBCO含量的增加而增大。     

多角形非晶粉/硅橡胶复合薄膜压磁性能研究

分别以FeCuNbSiB和FeSiB非晶粉为粉体与硅橡胶复合,制成具有压磁效应的复合薄膜。利用4284A阻抗分析仪对两种薄膜的压磁特性进行了研究。研究表明,非晶FeCuNbSiB粉体/硅橡胶和FeSiB粉体/硅橡胶复合薄膜均具有良好的压磁性能,对于FeCuNbSiB粉体/硅橡胶复合薄膜,在压应力<0.6MPa,频率低于200kHz的条件下,压磁效应敏感;对于FeSiB粉体/硅橡胶复合薄膜在0～1.45MPa内,薄膜的压磁效应变化幅度比较均匀;薄膜中粉体含量越高,复合薄膜的压磁效应越大,当含量为83.3%(质量分数)时,压磁性能最好;相同条件下,以FeCuNb-SiB为粉体制成的复合薄膜的压磁性能优于以FeSiB为粉体制成的薄膜的压磁性能。     

石蜡/膨胀石墨复合相变储热材材料的性能研究

以石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构,利用膨胀石墨的多孔吸附特性,制备出了石蜡含量90%(质量分数)的石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料.采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PM)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的结构和性能进行了表征.结果表明,膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态,石蜡被膨胀石墨微孔所吸附,在石蜡质量含量为90%时仍保持定型特性;复合相变储热材料没有形成新物质,其相变温度与石蜡相似,相变焓与基于复合材料中石蜡含量的相变焓计算值相当.     

磷酸钙在纳米羟基磷灰石／硅橡胶复合材料表面的仿生合成

将纳米羟基磷灰石，硅橡胶复合材料浸泡于模拟体液（SBF）中仿生合成了磷酸钙，利用IR、XRD、ICP和SEM等测试手段对表面沉积物进行表征．结果表明：在模拟体液中浸泡后，复合材料表面形成了分布均匀的以羟基磷灰石为主要成分的晶粒，表面羟基磷灰石的比例得到提高，生物学性能得以进一步改善；表明纳米羟基磷灰石，硅橡胶复合材料是一种生物活性材料．     

石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料的制备及性能研究

以石蜡为相变储能材料,改性硅藻土为载体,无水乙醇为溶剂采用溶液插层法制备了石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料,利用综合热分析仪(TG-DSC)测定了复合材料的相变温度、相变潜热及复合材料的热稳定性,通过扫描电镜(SEM)、FT-IR分别对复合材料的微观结构及兼容性进行了表征,结果表明:复合相变储能材料中石蜡的适宜含量为65%,此时相变温度为53.7℃,相变潜热为147.93J/g,复合材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

LLDPE/EVA/ZnO纳米复合材料的制备与BP-Markov性能预测研究

制备了LLDPE/EVA/ZnO纳米复合材料,并测试了其力学性能.结合BP 神经网络和Markov链建立了BP-Markov模型,并利用此模型对LLDPE/EVA/ZnO纳米复合材料的多指标性能进行了预测.结果表明BP-Markov模型应用于聚合物/无机物纳米复合材料的多指标性能预测具有较高的精度和可靠性,Markov链解决了神经网络在做多指标性能预测时误差的随机性和波动性问题,充分的发挥了神经网络与Markov链预测模型的优点,为在数据有限且具有随机因素的情况下实验数据的分析提供了一种新的思路.     

多壁碳纳米管/氧化石墨烯/硅橡胶复合薄膜湿敏性能研究

采用化学修饰的多壁碳纳米管(o-MWCNTs)与Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)超声混合,加入室温硫化硅橡胶(RTV),利用溶液共混法制备具有湿敏特性的o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜。借助于透射电子显微镜(TEM)、红外吸收光谱(FT-IR)等分析手段分别对化学修饰的多壁碳纳米管及氧化石墨烯进行表征,并对基于o-MWCNTs/GO/RTV的复合薄膜的湿敏性能及湿敏机理进行了探讨。结果表明,混酸处理后的碳纳米管端口打开,侧壁和开端处产生羧基和羟基等官能团,有利于水分子的吸附,同时也有利于与GO表面的基团作用,形成三维的纳微米结构,提高了碳纳米管与硅橡胶基体的相容性,使所制备的o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜灵敏度提高。当相对湿度在23%~87%的范围,m(GO)∶m(o-MWCNTs)=1∶3时,o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜的湿滞为5%RH,灵敏度为0.3152/%RH,响应时间和恢复时间分别为4和27 s。