玻/碳混杂复合材料动态拉伸数值模拟研究

复合材料的动态力学性能数值模拟研究对优化结构设计、提高应用安全性有重要意义。本文采用ABAQUS有限元分析软件对玻/碳单轴向经编织物增强复合材料的动态拉伸进行模拟分析,设计了五种铺层方式,分析铺层角对材料力学性能的影响。研究结果表明,该材料属于应变率敏感性材料,拉伸强度随应变率的增加而增加,但失效应变的应变率效应受到铺层角度的影响。同时在不同的应变速率拉伸下,碳纤铺层角为0°时材料的拉伸强度最佳,碳纤铺层角为90°时材料的失效应变最大。     

炭基复合材料超高温热化学烧蚀产物分析

运用最小自由能原理，研究了超高温热化学烧蚀的计算方法。对炭基复合材料在不同环境下热化学烧蚀过程进行了数值模拟，对烧蚀产物进行了计算。     

C/C复合材料的超高速粒子侵蚀行为研究

基于电弧加热器和二级轻气炮地面模拟系统对石墨和C/C复合材料的抗粒子侵蚀性能进行了研究,并利用光学显微镜分析了石墨和C/C复合材料试样在粒子侵蚀后的表面形貌变化特征。结果表明,高速气流在侵蚀中心区域内的扰动产生了额外的剥蚀损失;不同粒子射速对形貌产生显著影响;C/C材料由于z向穿刺纤维的存在,相比石墨材料具有更强的抵抗粒子侵蚀的能力。     

短纤维/橡胶复合材料的数值模拟

应变能密度函数的超弹性体本构模型有各种形式,既有以右Cauchy-Green张量不变量,又有以主伸长为基础,均假设材料为各向同性。对于像传动V带由纤维增强构成的超弹性材料,大多具有横向各向同性特征,则应变能量函数有5个基本不变量,除3个通用基本不变量外,还附加第4和第5不变量。本文提出了一个纤维增强材料超弹性体多项式应变能函数本构模型并确定了其材料常数。     

硬质聚氨酯/二氧化硅纳米粒子复合材料泡沫形貌和性能研究

利用2种不同粒径的球形二氧化硅（SiO2）纳米粒子作为填料,制备了硬质聚氨酯（PU-R）/SiO2纳米粒子复合材料泡沫。利用扫描电子显微镜考察复合材料的形貌,通过压缩试验、尺寸稳定性测试和热导率测试表征复合材料的力学性能、尺寸稳定性和热导率。结果表明,球形SiO2纳米粒子对复合材料的泡孔结构有明显的细化作用（孔径从纯PU-R泡沫的303 μm降低到170 μm）,可以有效提高复合材料的压缩性能（与纯PU-R泡沫相比,比强度和比模量分别提高了8.3 %和12.5 %）,降低了其线膨胀系数,并使热导率略微下降,而对尺寸稳定性无明显影响。与粒径为400 nm的SiO2纳米粒子相比,粒径为700 nm的SiO2纳米粒子较易均匀分散,对PU-R泡沫力学性能的改善效果更为明显。     

炭纤维/树脂复合材料导热性能的数值模拟

采用有限元方法对炭纤维/树脂复合材料的导热性能进行了数值模拟,分别建立一维结构和二维结构炭纤维/树脂复合材料计算分析模型,研究炭纤维含量、界面接触热阻、以及炭纤维直径对复合材料有效热导率的影响。研究结果表明炭纤维作为复合材料增强相,其含量越高复合材料的热导率越高;界面的接触热阻在10-3~10-5(m2 K)/W范围内对复合材料有效热导率有较大的影响,超出范围之后改变接触热阻对材料热导率的影响可以忽略;接触热阻比较大时,炭纤维的直径对复合材料的热导率有较大的的影响,当接触热阻比较小时,炭纤维的直径对于复合材料热导率的影响非常小。     

混杂方式对CF/UHMWPEF混杂复合材料力学性能的影响

本文通过碳纤维/超高分子量聚乙烯纤维混杂复合材料的力学性能试验及结果比较,分析了三种混杂方式对该类复合材料的力学性能的影响.结果表明,不同混杂方式的碳纤维/超高分子量聚乙烯纤维复合材料具有各自的力学特点.     

竹纤维/玻璃纤维混杂增强聚丙烯复合材料

对竹纤维(BF)进行前处理,通过双螺杆挤出机制备竹纤维和玻璃纤维(GF)混杂增强聚丙烯(PP)复合材料。初步探讨经前处理的竹纤维、玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明:复合材料的冲击强度、弯曲强度、拉伸强度、弯曲模量随着玻璃纤维的含量增加而提高,同时PP的结晶速率及结晶度也有所提高。SEM照片表明玻璃纤维的加入改善了竹纤维在PP的分散性。     

炭纤维增强炭基复合材料的界面

炭纤维增强炭基（炭／炭）复合材料中的界面直接影响材料的力学、热物理、抗氧化等性能。深入对炭／炭界面的研究,对于改进材料结构,提高材料性能意义重大。因此对炭／炭复合材料界面研究的意义、方法、现状作了介绍,并展望了研究的发展趋向。     

导电用炭基复合材料的研究进展

导电用炭基复合材料是以炭纤维或金属纤维为增强体,炭为基体的高性能复合材料,具有比模量、比强度高,减震性好,较好的自润滑性能和耐电弧性能等,广泛应用于轨道交通受电元件材料等领域。本文介绍了国内外应用于轨道交通的导电用材料及基于此应用的炭基复合材料的研究进展,并在此基础上对导电用炭基复合材料的发展方向和研究前景进行了展望。     

CF/UHMWPEF混杂复合材料的力学性能研究

本文对不同铺层方式的碳纤维(CF)和高强聚乙烯纤维(UHMWPEF)混杂复合材料的力学性能进行测试,同时对UHMWPEF表面处理前后的混杂复合材料性能进行了比较。实验结果表明,经表面处理的UHMWPEF与碳纤维以(CF)0/(CF)0/(UHMWPEF)/(CF)0/(CF)0方式进行层间混杂时,其复合材料的力学性能较好。     

编织复合材料数值模拟方法

编织复合材料中纤维束在空间分布的复杂性,导致其与层合复合材料力学性能分析的本质差别.本文概述了编织复合材料的力学特点及其一般研究步骤,详细介绍了目前几种常见的数值模拟模型,分析了其存在的优缺点,依此指导计算模型的合理选择,使之能对编织复合材料进行较为精确的力学性能预报,并为今后的研究提供指导.     

苎麻/玻璃纤维混杂复合材料的老化研究及寿命预测

采用玻璃纤维布与苎麻纤维布混杂增强乙烯基树脂制备复合材料,结合船舶在服役环境下的实际情况,通过人工加速老化的方法,对苎麻纤维/玻璃纤维混杂复合材料进行水浸泡老化、盐雾老化和紫外老化实验,研究混杂复合材料的拉伸强度及弯曲强度等随老化时间、老化温度等的变化情况及性能退化趋势,并根据剩余强度模型对混杂复合材料进行寿命预测。研究表明,老化初期阶段试样吸湿趋势主要以浓度梯度推动的菲克扩散为主。老化环境不同,试样强度的衰减程度不同,水浸泡老化对试样影响最大,盐雾老化次之,紫外老化影响相对较少。根据剩余强度模型预测10年后盐雾试样弯曲强度保留率为78.0%,紫外老化弯曲试样强度保留率为81.89%。     

炭基复合材料空间应用的研究进展

分析了空间环境的特点及其对材料性能的影响。C/C、C/C-SiC复合材料具有高的比强度、低的热膨胀系数以及在高低温环境下的稳定性,使其成为目前最具前途的空间应用材料。总结了国内外C/C与C/C-SiC复合材料在空间热管理和空间光学系统上的具体应用,对C/C与C/C-SiC复合材料未来的发展方向提出了一些见解。     

C/C-SiC-ZrC复合材料抗氧化烧蚀性能研究

采用化学气相渗透(CVI-C)和液相浸渍裂解(PIP-SiC、PIP-ZrC)工艺制备了2.5D C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料。通过液氧煤油超音速火焰对蘑菇头驻点试验件进行烧蚀试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对材料的微观形貌及抗氧化烧蚀机理进行了初步探讨。结果表明,C/C-ZrC-SiC复合材料基体中SiC:ZrC质量比约为4:6,在2200K~2400K液氧煤油超音速火焰烧蚀试验环境下具有良好的抗烧蚀性能,100s蘑菇头驻点线烧蚀率仅为0.0054mm/s。研究发现,C/C-ZrC-SiC复合材料中合适的SiC和ZrC基体配比,高温氧化烧蚀过程中,材料表面形成了以ZrO_(2)颗粒为骨架的连续致密粘稠熔融层,有效封填材料表面的裂纹、孔洞,降低氧化性气氛向材料内部扩散的速率,对材料形成了较好的保护。     

碳/芳基乙炔聚合物复合材料的烧蚀性能

芳基乙炔聚合物(PAA)具有很好的耐热性能，其玻璃化转变温度为327．6℃，起始热分解温度为503℃，最大热分解温度为663℃，900℃时的残碳率高达84％；且用芳基乙炔做基体材料，用碳布做增强材料的碳／芳基乙炔聚合物复合材料的平均线烧蚀速率为0．007mm／s，低于相应的碳／酚醛复合材料的烧蚀速率，可作为新型耐烧蚀材料使用。     

HDPE/POE/无机粒子复合材料的制备及性能

采用熔融共混的方法,通过无机粒子填充HDPE/POE共混体系制备复合材料。研究了Al粉、Al_2O_3粉、石墨(GP)这3种单一填料以及Al_2O_3/GP、Al/GP共2种复配填料对复合材料的导热导电和流变性能的影响。流变性能表明复合材料的动态模量随着石墨含量的增加而增加,且复合材料的损耗因子(tanδ)逐渐减小。当石墨含量(质量分数)为33%和50%时,复合材料的损耗因子小于1,复合材料内填料形成了网络结构。由于形成了导热导电通路,复合材料的热导率和电导率都得到明显提高。将含量为50%的石墨填充到HDPE/POE基体中,HDPE/POE/GP的导热率是1.8 W/(m·K),是HDPE/POE的5.3倍。     

缝合混杂针织结构复合材料准静态弯曲试验及有限元模拟

利用MTS-810材料试验机,研究缝合层合板复合材料的准静态三点弯曲实验,分析准静态下材料的破坏机制,即上表面的压缩破坏和下表面的拉伸破坏。根据缝合层合板的细观结构建立单胞模型,连接用户子程序,进行有限元模拟,深入分析材料破坏机理和最终破坏模式,两者均说明经向材料和纬向材料的破坏无显著区别,并且两者的载荷-位移曲线和能量吸收曲线具有良好的一致性,证明有限元模拟的正确性,为进一步研究纺织复合材料的力学性能奠定良好的基础。     

PP纳米复合材料断面形貌分析及拉伸行为有限元模拟

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/蚋米TiO2复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分析了复合材料的冲击和拉伸断裂行为,最后采用有限元法对复合材料的拉伸行为进行了数值模拟.结果表明,复合材料的冲击韧性较纯PP有很大程度的改善,但其拉伸断裂方式仍为脆性断裂.拉伸过程中,大的团聚体首先与基体PP...