多功能微机(手动)调控预浸胶机的研制

一.前言 预浸料是制造纤维增强复合材料用的一种预制铺层材料,也是用作复合材料设计和制造的中间材料。目前,在预浸料这一领域里的新发展,就象采用新纤维一样具有重大意义。 单向纤维预浸料所用增强材料常为玻璃纤维、碳纤维和有机纤维,所用树脂一般为热固性树脂和热塑性树脂。 预浸料的制造方法有:溶液胶预浸,熔融树脂预浸、熔融树脂涂膜后传递预浸、胶膜热融后传递预浸、胶膜热融后传递预浸、热塑性树脂制成膜热融传递预浸、热塑性树脂纤维与增强纤维混合排列热融预浸(即双纤维预浸)、热塑性树脂直接熔融预浸等。 制造预浸料用设备如按功能分有单功能预浸机、多功能预浸机;按结构分有滚筒式定长预浸机、连续卷盘     

纤维增强热塑性树脂预浸料的制备工艺及研究进展

热塑性复合材料因冲击韧性高、环境适应性强、可回收利用等优点,被广泛应用于汽车制造、航空航天、国防军工等领域。但因热塑性树脂加热熔融后较高的黏度使其很难与纤维充分浸渍。预浸料作为制造复合材料的中间材料,现阶段制备工艺已相对成熟,预浸料中纤维已被树脂浸润,因此通过预浸料制备的复合材料孔隙率较低。本文介绍了现阶段常用的热塑性预浸料制备方法及各自的优缺点,包括溶液浸渍法、熔融浸渍法、粉末浸渍法、薄膜叠层法、纤维混杂法以及反应链增长浸渍法。阐述了热塑性树脂熔体浸润纤维的浸渍机理,对浸渍机理的部分研究成果进行了概括。概述了浸渍温度、浸渍压力和牵引速率对预浸带性能的影响。最后指出了国内预浸料生产中存在的主要问题,未来可采用多学科结合、纤维树脂改性、对浸渍过程进行计算机模拟等方法促进热塑性预浸带的产业化发展。     

碳纤维增强聚醚砜的工艺、性能和断裂形貌研究

本文介绍了连续碳纤维增强聚醚砜复合材料(CF/PES)的制造工艺与性能.阐述了一种改进的连续纤维增强热塑性复合材料预浸料的制造方法,给出了CF/PES复合材料的最佳模压成型工艺条件,制得了低孔隙率、高机械性能的复合材料.最后,分析了CF/PES的断裂模式和断口形貌.     

碳纤维/环氧预浸料摩擦滑移特性测试及其变化规律

带曲率的复合材料层合结构在制备过程中,预浸料铺层之间、预浸料铺层与模具之间会发生摩擦滑移行为,其滑移程度影响复合材料的制造质量。本文采用自行建立的预浸料摩擦滑移特性测试装置,针对碳纤维/环氧树脂预浸料体系,测试分析了不同工艺条件下,预浸料铺层与铺层之间,以及预浸料铺层与钢模具、铝模具和橡胶模具材料之间的摩擦滑移特性。实验结果表明,温度变化会改变预浸料铺层间的摩擦机制,而外压变化不改变预浸料铺层间的摩擦机制;较高的温度或较小的外加压力会减小预浸料铺层的摩擦阻力,有利于预浸料铺层的滑移运动;预浸料铺层与模具材料之间的摩擦滑移特性与模具材料的表面粗糙度有关,其摩擦阻力受温度影响更明显,而受外压影响变化较小。     

YPH-23环氧树脂/预浸料的等温固化动力学研究

针对预浸料碳纤维树脂基复合材料成型的特点,采用差示扫描量热法(DSC)研究了碳纤维/YPH-23环氧树脂预浸料的DSC曲线,并与纯树脂的DSC曲线进行对比分析。研究结果表明:预浸料的DSC曲线与纯树脂存在差异;预浸料在130~160℃范围内的固化反应符合自催化固化反应模型,固化反应活化能为45.560kJ/mol;预浸料的动力学研究结果更能反映实际复合材料制造成型过程中的特征,可为实际复合材料的成型工艺优化提供参考。     

碳纤维/环氧树脂预浸带铺放应力场及制品微观结构的模拟与实验

碳纤维/环氧树脂预浸带复合材料在铺放成型时,由于树脂基体与碳纤维之间的热膨胀系数存在差异以及成型时热-力参数作用下由于纤维的变形而导致纤维与基体接触处产生应力集中等原因,在制品材料中会产生热残余应力。针对碳纤维/环氧树脂预浸带复合材料的实际结构特点,利用ABAQUS有限元软件建立含有界面的碳纤维/环氧树脂预浸带复合材料的细观代表性体积单元(Representative volume element, RVE)有限元模型,采用实验研究和有限元仿真分析的方法,研究在温度-压力参数作用下预浸带铺放制品残余应力的分布规律及影响机理。首先,建立预浸带铺放时的温度和压力模型,研究不同温度和压力参数条件下碳纤维/环氧树脂预浸带铺放制品残余应力的分布情况。其次,采用耦合降温法模拟碳纤维/环氧树脂预浸带残余应力随纤维体积含量、铺放压力以及铺放温度的变化规律,并采用扫描电镜对不同工艺参数条件下预浸带铺放制品的微观结构进行分析。通过对模拟结果进行分析比较得到各因素对制品残余应力的基本影响规律;最后进行不同温度和压力等铺放参数对预浸带铺放成型时残余应力影响的实验测试研究。      

零吸胶炭纤维增强高温固化环氧复合材料预浸料研制

针对大尺寸、大厚度复合材料构件对“零吸胶”预浸料的需求,对低树脂含量炭纤维增强高温固化环氧复合材料预浸料进行了研制,并对预浸料的外观和物理性能、复合材料基本力学性能及成型工艺性能进行了研究.通过对预浸料制造工艺参数的优化,研制出了低树脂含量炭纤维增强高温固化环氧复合材料预浸料,其外观和物理性能满足要求;采用低树脂含量预...     

石墨烯改性碳纤维树脂基复合材料的制备和性能评价EI北大核心CSCD

以石墨烯预浸料作为功能层,铺贴在碳纤维预成型体表面,通过热压罐共固化成型的方法,制备石墨烯改性碳纤维树脂基复合材料。利用超声扫描、金相电镜、四探针、矢量网络分析仪和万能材料试验机等测试手段研究石墨烯预浸料对复合材料内部质量、电磁屏蔽性能和力学性能的影响。实验结果表明:石墨烯预浸料的加入,并不会影响到复合材料的内部质量,并且石墨烯功能层和碳纤维结构层之间具有良好的界面相容性。在此基础上,石墨烯预浸料作为功能层,利用其优异的导电性能,可以使得复合材料的电磁屏蔽性能显著提高。当加入G105/3234石墨烯预浸料时,复合材料的电磁屏蔽效能由27.7 dB提高到64.7 dB。与此同时,改性后的碳纤维树脂基复合材料仍然可以保持良好的力学性能。     

碳纤维增强热塑性复合材料的制备与性能研究进展

碳纤维增强热塑性复合材料(CRTP)因其具有众多优点而在航空航天、轨道交通、国防军工和风力发电等领域受到广泛的关注。本文总结了近年来国内外关于CRTP制备技术的研究进展，主要从预浸料制备工艺、碳纤维(CF)表面改性技术及CRTP成型工艺3个方面进行阐述，并详细介绍了不同预浸料制备工艺、CF表面改性技术和CRTP成型工艺的优缺点及对所制备CRTP性能的影响；最后对预浸料制备工艺、CF表面改性技术和CRTP成型工艺的发展方向进行了展望。     

碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)复合材料拉拔制管工艺设计和模拟

从太空制造角度出发,设计了一种碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)预浸复合板料拉拔连续制管工艺.综合考虑了预浸复合板料的供料放卷过程、冲压、拉拔成形工步和超声焊接工序,并创造性的提出了卷曲拉挤成型方式.利用Johnson-Cook和Holzapfel-Gasser-Ogden模型构建了一种以PEEK为基体,以碳纤维编织布为增强体相互叠加的材料模型,通过实验数据确定材料参数.采用商业软件ABAQUS对各工序分步进行了地面条件下的有限元数值模拟,分析了预浸复合材料板材在供料放卷、冲压拉拔成形过程中的应力分布,并采用蔡-希尔最大变形能理论证明了本文设计的放卷模具和卷曲成形模具可以进行连续制管.在焊接过程中,分析了预浸料基体PEEK在焊接区域产生的Mises应力分布,证明了超声波焊接方案对管材表面质量的影响较小.模拟结果表明,所设计的连续拉拔制管工艺能够快速有效地生产出表面良好的管材.仿真结果可为后续复合材料在轨拉拔连续制管的工艺设计和制造提供借鉴.     

Finite element modeling and testing of a deformable carbon fiber reinforced polymer mirror

Thin-shelled composite mirrors have been recently proposed for use as deformable mirrors in optical systems. Large-diameter deformable composite mirrors can be used in the development of active optical zoom systems. We present the fabrication, testing, and modeling of a prototype 0.2 m diameter carbon fiber reinforced polymer mirror for use as a deformable mirror. In addition, three actuation techniques have been modeled and will be presented.     

Influence of Layup and Curing on the Surface Accuracy in the Manufacturing of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Composite Space Mirrors

Carbon fiber reinforced polymer, CFRP, composite materials have been used to fabricate space mirror. Usually the composite space mirror can completely replicate the high-precision surface of mould by replication process, but the actual surface accuracy of replicated space mirror is always reduced, still needed further study. We emphatically studied the error caused by layup and curing on the surface accuracy of space mirror through comparative experiments and analyses, the layup and curing influence factors include curing temperature, cooling rate of curing, method of prepreg lay-up, and area weight of fiber. Focusing on the four factors, we analyzed the error influence rule and put forward corresponding control measures to improve the surface figure of space mirror. For comparative analysis, six CFRP composite mirrors were fabricated and surface profile of mirrors were measured. Four guiding control measures were described here. Curing process of composite space mirror is our next focus.     

高模量碳纤维在中国宇航结构产品上的应用现状及实现自我保障的建议

实现高模量碳纤维复合材料的自我保障对中国国防建设与航天事业发展具有重要的战略与实践意义.重点介绍了高模量碳纤维在中国宇航结构产品上的应用现状及需求,阐述了高模量碳纤维的特点、制备工艺、关键技术及研究现状等,分析了现阶段中国高模量碳纤维发展存在的主要问题,有针对性的提出了实现自我保障的建议.     

光纤埋入碳纤维复合材料后光学性能变化的研究

介绍了对光纤埋入碳纤维复合材料结构成型过程中，光纤性能变化的研究，在碳纤维复合材料结构的成型过程中，光纤将承受高温，高压的作用，这种恶劣环境对光纤的性能产生影响，本文的研究将对提高智能复合材料结构中光纤传感器系统的性能起到重要作用。     

高性能聚丙烯腈基碳纤维发展现状与分析

聚丙烯腈基碳纤维及其复合材料具有轻质、高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀和可设计性等优点,已成为航空应用的理想材料。综述了日本东丽公司和美国赫氏公司高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展路线,介绍了高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展趋势以及最新的研发进展,并对其发展路线进行了对比分析,结合国产聚丙烯腈基碳纤维发展现状,给出了国产碳纤维发展建议,以期为国产高性能聚丙烯腈基碳纤维的可持续发展提供参考。     

聚酰亚胺纤维与碳纤维缠绕复合气瓶性能对比研究

本文主要研究高性能国产聚酰亚胺纤维在复合材料气瓶上的应用,并表征其与进口碳纤维的性能差距.采用国产聚酰亚胺纤维进行缠绕成型工艺优化与复合材料性能测试分析,在测试数据及工艺优化基础上针对其进行了复合材料气瓶的强度设计.分别采用聚酰亚胺纤维、进口T300、T700以及T800碳纤维缠绕成型复合材料气瓶,进行水压爆破压强的测试,并引进声发射检测技术对其在水压过程中的损伤信号进行监测分析.结果表明聚酰亚胺纤维缠绕工艺性良好,与树脂界面结合优异,适用于湿法缠绕成型工艺.复合材料拉伸强度达到1 708 MPa,纤维的强度发挥率高达80%,相比于碳纤维复合材料其呈现出较好的断裂韧性,有利于减少复合材料气瓶在水压下的应力损伤.缠绕成型的聚酰亚胺纤维复合材料气瓶容器特征系数(PV/W)高达32.2 km,其在航空航天、医用、汽车、核工业等领域具有广阔的应用前景.     

Analysis of imaging properties of a vibrating thin flat mirror

Thin flat mirrors are often used in designing various optical measurement systems. Such mirrors are generally deformed by environmental conditions during measurements. A detailed theory of deformation of a thin flat mirror that oscillates harmonically in the direction of the normal to its surface is introduced in our work. The mirror is treated as a vibrating membrane, and the time-dependent effect of the mirror deformation on the properties of reflected light is studied. A relation is derived for a dynamic wave aberration. On the basis of this relation, calculation of the Strehl definition of the deformed mirror is performed both by exact integration and by approximation. The results obtained can be used for analysis of the influence of mechanical vibrations on the accuracy of optical measurement systems in various practical applications where thin flat mirrors are used.     

碳纤维复合材料层合板压缩性能的相关影响因素

碳纤维作为一种新型的增强材料,具有优良的理化性能,已在多个领域广泛应用.由于单向碳纤维复合材料层合板的压缩强度较低,其在结构复合材料方面的应用受到限制,提高其压缩性能成为关键.本文综述了影响碳纤维复合材料层合板压缩性能的相关因素,详细介绍了纤维弯曲、孔隙率、纤维体积分数、树脂性能等影响因素对碳纤维复合材料层合板的重要性,以及各影响因素之间的关系等,为提高碳纤维复合材料层合板压缩性能的研究提供了参考.     

SOA-based multi-wavelength source

A simple fiber laser configuration based on a semiconductor optical amplifier (SOA) is proposed for obtaining multi-wavelength oscillation at room temperature, in which a Sagnac loop mirror is used as the wavelength selective component. The SOA has a flat gain of approximately 23dB within a bandwidth of 12 nm at a small input signal power. The loop mirror was constructed using a 3dB coupler and polarization maintaining fiber (PMF). The output spectrum of the proposed laser can be adjusted by controlling the bias current of the SOA and is quite stable at room temperature. At a bias current of 150 mA, six lines are obtained with at least ?40 dBm output power and 25dB signal-to-noise ratio (SNR). The channel spacing and number of lines is determined by the length of polarization maintaining fiber (PMF) used in the loop mirror. The channel spacing of the proposed laser is 1.49 nm with a PMF 3 m. The multi-wavelength comb output can also be tuned by adjusting the operating temperature of the SOA. The multi-wavelength laser has the advantage of a simple configuration, stability at room temperature, a broad wavelength band, and no need for optical pump lasers.     

Microscopic surface structure of C/SiC composite mirrors for space cryogenic telescopes

We report on the microscopic surface structure of carbon-fiber-reinforced silicon carbide (C/SiC) composite mirrors that have been improved for the Space Infrared Telescope for Cosmology and Astrophysics (SPICA) and other cooled telescopes. The C/SiC composite consists of carbon fiber, silicon carbide, and residual silicon. Specific microscopic structures are found on the surface of the bare C/SiC mirrors after polishing. These structures are considered to be caused by the different hardness of those materials. The roughness obtained for the bare mirrors is 20 nm rms for flat surfaces and 100 nm rms for curved surfaces. It was confirmed that a SiSiC slurry coating is effective in reducing the roughness to 2 nm rms. The scattering properties of the mirrors were measured at room temperature and also at 95 K. No significant change was found in the scattering properties through cooling, which suggests that the microscopic surface structure is stable with changes in temperature down to cryogenic values. The C/SiC mirror with the SiSiC slurry coating is a promising candidate for the SPICA telescope.