碳纤维复合材料制品研制与结构设计

近几年来,本所先后研制过五种碳/环氧复合材料制品,这五种制品是: 一、大功率二氧化碳激光器碳/环氧连接管(王文达迟倩萍); 二、二氧化碳激光器谐振腔支撑杆(张根荣); 三、机器人用碳复合材料结构部件(张维军); 四、热塑性树脂基复合材料真空泵叶片的研制(张晓明); 五、飞行模拟器的拐背结构部件设计计算(崔秀镐王贵军); 从结构型式和受力状态看,前三者较为简单,主要是原材料选择和制造工艺问题;拐背结构部件的结构和受力都比较复杂,这里着重介绍结构设计计算。     

轻量化高性能碳纤维复合材料车体研发关键技术

简述了轨道交通领域碳纤维复合材料应用现状,从结构材料设计、整体结构设计、车体成型技术、构件连接技术、结构声学设计、缺陷检测技术等多个方面探讨复合材料整车车体研发的技术难点。在碳纤维复合材料车体研发的过程中,只有充分理解和实现复合材料的材料、设计、制造一体化,全面综合地考虑各种关键技术,才能获得高性能的碳纤维复合材料车体,并有效降低复合材料车体的成本;只有建立完整的复合材料车体设计、制造、验证技术规范和质量评价体系,碳纤维复合材料才能在轨道交通行业中得到推广应用。     

碳纤维及其复合材料的研制与开发应用

碳纤维及其复合材料发展前景广阔,本文阐述了碳纤维及其复合材料的分类、工艺、产需动态、用途、开发应用,并就发展我国碳纤维及其复合材料的问题提出了建议。     

碳纤维复合材料底盘让汽车更轻

奥地利摩托车和轻型运动车生产企业之一，KTMPowerSpots公司最近在瑞士日内瓦举办的汽车展览会上表示，其生产的高性能运动车X-Bow，采用了碳纤维增强复合材料制备的汽车机身底盘，从而使汽车质量更轻，速度更快。该新型底盘质量仅70千克，使汽车总质量大大减轻。     

短切碳纤维／尼龙复合材料的研制

介绍了短切碳纤维和尼龙制作热塑性复合材料的工艺,并测定了其力学强度,表明所制复合材料为各向同性.     

高精度碳纤维复合材料天线的研制

本文通过研究中温固化树脂基体、复合材料（FRP）铺层、成型及模具材料和模具设计等，研究并批生产了高精度碳纤维复合材料（CFRP）天线，其精度达到了0.031-0.057mmr.m.s。     

碳纤维复合材料镜筒研制

本文对一种高比强度、高比刚度、低热膨胀系数的高性能复合材料空间光学结构碳纤维复合材料镜筒的设计、工艺制作、试验等进行了研究,采用缠绕加铺放的组合工艺技术制作了样件,经过对样件的测试和检测,各项性能指标均达到了设计要求,轴向热膨胀系数为0．36×10^-6／℃,较铝合金结构可以减重42．8％。     

高精度碳纤维复合材料天线的研制

本文通过研究中温固化树脂基体、复合材料（FRP）铺层、成型及模具材料和模具设计等，研究并批生产了高精度碳纤维复合材料（CFRP）天线，其精度达到了0．031－0．057mmr.m.s。     

碳纤维增强尼龙复合材料的研制

本文将碳纤维和尼龙通过挤出共混制成复合材料，研究了碳纤维的用量、长度等因素及界面层对材料增强增韧的效果。     

纯电动汽车碳纤维复合材料电池箱体的铺层设计研究

为解决碳纤维复合材料电池箱体轻量化设计中的铺层设计问题,现以某款纯电动汽车的电池箱体为研究对象,采用T300/5224复合材料,综合垂直颠簸、急刹车和急转弯工况,利用Opti Struct通过自由尺寸优化、尺寸优化、层叠次序优化来得到最佳的铺层分布方案;采用对称布置形式,其目的是减少弯扭变形与面内力的影响;各铺层固化厚度均为0.125 mm,最终得到的最佳铺层顺序为[±45/0/±45/0/90/0/90/0/±45/0/90/0/90/0/±45/90/±45/90/±45/90/±45/90]s。在满足相关工况的要求下,进行强度校核,使刚度得到提高,同时重量也大大减轻。优化后的质量与同等钢制电池箱体相比减轻了65.89%,充分发挥了复合材料比强度高、比模量大等优点,轻量化效果明显。     

CFRP加固钢结构抗疲劳技术研究综述

疲劳破坏是金属结构应用中一种常见的破坏形式,其机理是细观裂纹的不稳定发展导致整体结构的断裂.采用CFRP表面粘贴加固钢结构提高其疲劳寿命是近期发展起来的一项改善金属结构疲劳性能的新技术.CFRP轻质高强,加固钢结构的施工便捷,且不用明火、不增加自重、不产生残余应力,能够显著提高原有结构的疲劳性能.本文对CFRP加固原理、CFRP加固方法以及国内外CFRP加固研究进行了总结和对比,指出了CFRP加固钢结构的发展方向.     

碳纤维及其复合材料在汽车行业的应用及展望

在汽车行业,碳纤维及其复合材料发挥着越来越重要的作用,从车身到发动机,碳纤维正在逐步取代金属材料,极大地提高了汽车的性能。简要介绍了碳纤维的研发情况,例举了碳纤维复合材料在汽车车身、压缩气罐、制动摩擦片上的应用。     

PAN基碳纤维增强复合材料生产工艺及应用

阐述了PAN原丝生产工艺，碳纤维成形工艺及纤维表面处理，同时介绍了碳纤维复合材料的成型工艺及其应用。     

纤维缠绕CFRP圆管强度特性分析及试验研究

首先,本文采用各向异性弹性力学的方法,结合复合材料层合理论,研究了纤维缠绕层合圆管的应力分析和变形分析方法;其次,分析了由碳纤维复合材料(CFRP)构成的圆管的强度;而后,对纤维缠绕成型的两种尺寸的CFRP圆管进行压缩和拉伸实验,着重研究了CFRP圆管在这两种受力状态下直至破坏的应力-应变关系、极限强度以及材料宏观破坏模式.     

水上玻璃钢滑道的结构强度分析

水上玻璃钢滑道为水上游乐设施,属于国家规定的特种设备,其结构的安全性直接影响游客的人身安全。基于ANSYS有限元程序,考虑水上玻璃钢滑道玻璃钢材料的各向异性,游客滑行过程中速度变化引起的载荷波动以及设备安装地的极限环境载荷,对水上玻璃钢滑道的力学模型进行结构分析,并依据GB 8408—2008《游乐设施安全规范》对分析结果进行校核。该方法为优化水上游乐设施的设计、提高结构的安全性提供了理论依据和参考。     

CF布包裹工艺对CFRP弹簧刚度的影响

采用拉挤和模压成型工艺制备了碳纤维(CF)增强塑料(CFRP)弹簧,采用CF布包裹工艺对弹簧进行了强化。使用微机控制电液伺服万能试验机对弹簧进行了静态压缩实验,使用扫描电子显微镜(SEM)对实验弹簧裂纹处微观形貌进行了观察分析,运用理论模型对实验结果进行了验证。研究表明,CF布是很好的补强材料,可以在不明显增大CFRP弹簧尺寸、质量的情况下,通过包裹强化工艺有效地提高弹簧的刚度。CF布包裹角度对CFRP弹簧刚度的影响很大,其中90°CF布包裹工艺最优,CFRP弹簧刚度达到11.78×103 N/m,较未包裹强化CFRP弹簧刚度提升了164.7%。通过理论模型计算发现,实际实验结果偏低,表明减小拉挤过程中CF布包裹角度的偏移量,是CF布能充分发挥强化作用的关键因素。     

预应力CFRP板加固混凝土桥梁研究与应用

采用专用的预应力施加机具和锚具对碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber-Reinfrced Polymer,以下简称CFRP)板施加了预应力,然后加固混凝土大比例梁,便于开展有关试验研究.在此基础之上,对一简支混凝土T型铁路桥进行了加固,效果较好.     

预应力CFRP板加固混凝土桥梁研究与应用

采用专用的预应力施加机具和锚具对碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,以下简称CFRP)板施加了预应力,然后加固混凝土大比例梁,便于开展有关试验研究。在此基础之上,对一简支混凝土T型铁路桥进行了加固,效果较好。     

CFRP加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的有限元分析

本文采用数值模拟方法,利用有限元软件ANSYS对CFRP加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能进行了分析,研究了钢筋混凝土梁的疲劳机理,得出了CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳寿命的提高程度.研究结果表明,采用CFRP加固钢筋混凝土梁能大幅提高其疲劳寿命,并对实际工程起到了一定的指导意义.     

轻质碳纤维复合材料帆船桅杆的设计与制备

碳纤维复合材料与金属相比,具有重量轻、可设计性强等优点.本文目的是设计并制备轻质碳纤维复合材料桅杆.基于等刚度准则,对具有等壁厚、异型截面的中空碳纤维复合材料桅杆进行设计,并运用数值模拟技术对结构铺层进行优化.采用纤维铺放和缠绕工艺制备出长度为16m的大尺寸碳纤维复合材料帆船桅杆,与铝合金桅杆相比减重43.4%.在设计工况下,桅杆变形试验值与数值模拟结果相近.