关键词： 玻-碳混杂   复合材料   开孔拉伸   高速摄像   数值推导  

摘要： 玻-碳混杂效应导致复合材料在拉伸过程中过渡界面呈现更为复杂的力学响应。为了研究玻-碳混杂的层间性能，分别设计制作了粘接与未粘接两种试样，并开展了开孔拉伸力学行为研究。通过采用应变计和高速摄像机，对加载过程和破坏瞬间材料力学行为进行了监测；随后，采用有限元仿真，计算层间应力；最后通过理论建模，对层间应力进行了数值推导。结果表明：加载过程中，粘接层存在应力σ3、τ13、τ23，但是根据应变采集和仿真计算结果可知，数值远低于层间强度；试样在发生破坏后，破坏部分材料发生回弹，回弹力与材料弹性模量、最大破坏应变等线性相关，远大于层间最大剪切应力，是导致材料分层的主要原因。

关键词： 木质素   超疏水材料   化学改性   微纳米化   功能性应用  

摘要： 超疏水材料因独特的表面特性在多领域应用广泛，但传统超疏水材料存在成本高、环保性差等问题。木质素作为储量丰富、环保可再生的天然聚合物，是制备超疏水材料的理想原料。本文综述了木质素基超疏水材料的研究进展，首先介绍了木质素的结构与性质，其复杂结构赋予了高反应活性等特性，为制备超疏水材料奠定基础；其次总结了此类材料制备的主要策略，包括木质素的化学改性、微纳米化和复合其它材料等方法。最后梳理了该材料在防水涂层、自清洁表面、海水淡化、油水分离等领域的应用进展，进一步提出了目前该材料研究存在的问题与挑战，以及未来应深化研究的方向，以期望推动木质素基超疏水材料的发展和可持续应用。

关键词： 复合材料   参数反演   深度学习   特征融合   有限元方法  

摘要： 本文提出了一种基于深度学习的复合材料结构性能参数反演方法。传统的复合材料性能测试方法通常需要大量的实验资源，而本文将有限元仿真与神经网络模型相结合，实现了复合材料层合板参数的高效准确识别。本研究探索了两种深度学习模型在参数反演中的性能，并分析了模型超参数、特征类型和数量对反演精度的影响。结果表明，所提方法能够准确识别复合材料的弹性模量、泊松比、强度等参数，误差均小于10%，验证了基于深度学习的复合材料参数反演方法的有效性。此外，本文还分析了数据集构成和铺层信息对参数反演精度的影响，为进一步优化复合材料结构设计提供了理论依据。

关键词： 极地低温   黏结性能   纤维缠绕型玻璃纤维复合材料(GFRP)管   推出试验  

摘要： 为揭示纤维缠绕型玻璃纤维复合材料(GFRP)管-混凝土在极地等严寒环境下的黏结性能，以试件所处低温水平（T）、径厚比（D/t）、纤维缠绕角度（θ）及界面处理方式为研究参数，设计并完成了18个圆形试件和14个方形试件的静力推出试验。通过试验观察了试件的受力破坏形态，获取了各试件黏结应力-滑移曲线，分析了各参数变化对界面黏结性能的影响规律。结果表明：低温作用能显著改善界面黏结性能，且低温作用对圆管黏结性能的提升作用大于方管；随温度降低，界面黏结强度基本呈线性增加；当温度由20 ℃降低至-30 ℃时，界面抗滑移能力有显著提升，但在负温条件下界面黏结刚度变化不大；在低温下，圆形试件黏结强度与径厚比（D/t）呈负相关，方形试件黏结强度受径厚比（D/t）影响不大，但二者界面黏结刚度随D/t的减小均表现为增大后基本稳定的变化趋势；增大纤维缠绕角度有助于提升界面黏结性能；黏砂试件黏结性能显著高于未黏砂试件，并且二者黏结滑移曲线在摩擦滑移段呈现不同的特征。基于试验结果，提出了极地低温下纤维缠绕型GFRP管-混凝土界面黏结强度预测模型，可用于极地结构工程的分析与设计。

关键词： 碳纤维复合材料   拉挤成型   力学性能   有限元仿真   数字图像相关测量技术  

摘要： 本研究针对拉挤碳纤维增强热固性树脂基复合材料（拉挤碳纤维增强复合材料）在复杂载荷下的力学行为，通过多种力学试验，结合数字图像相关测量技术（DIC）与扫描电镜（SEM）阐明其失效机制，并基于三维实体单元和三维Hashin破坏准则，对拉挤碳纤维复合材料开孔拉伸的应变场与力学响应进行预测。结果表明，材料在不同受力方向表现出显著的各向异性失效行为，纵向拉伸与压缩性能均明显高于横向拉伸与压缩性能，其主要原因为拉挤成型复合材料在不同工况下的失效模式具有方向依赖性。纵向拉伸失效以纤维/基体界面脱粘引发应力重分布进而导致纤维脆性断裂为主，而横向拉伸则表现为基体主导的断裂伴随界面脱粘。在压缩工况下，纵向失效源于纤维微屈曲，横向失效则以基体剪切屈服诱导界面脱粘与纤维局部屈服为主。由于纤维的断裂与屈服载荷明显高于基体，因此纵向力学性能显著优于横向。在剪切失效模式中，复合材料呈现多裂纹扩展特征，失效始于缺口附近的水平基体裂纹，沿试样深度方向扩展为多个平行于纤维的基体裂纹，最终导致材料整体失效。此外，开孔拉伸强度可达1 246.83 MPa，表现为典型的孔边应力集中诱发的纤维-基体界面纵向劈裂失效。通过对开孔拉伸进行数值模拟预测了材料失效机理，偏差为11.06%。最后，将DIC技术与传统应变片法进行对比分析，发现其在任何应力水平下的差异均小于4%，验证了此试验中通过DIC全场应变得到的应变云图与应力-应变曲线的可靠性。本研究通过多种基础力学试验分析了拉挤成型碳纤维复合材料的失效机理，为复杂载荷下的结构设计与失效评估提供了理论依据。

关键词： C/SiC复合材料   多颗磨粒刻划   有限元仿真   刻划力   材料去除  

摘要： 为深入揭示碳纤维增强陶瓷基复合材料(C/SiC)磨削机理，针对目前宏观单相有限元方法无法直观体现纤维和基体的失效形式、切屑类型等问题，本文综合考虑了纤维-界面-基体多相的相互作用机制，通过数值仿真建立了多颗磨粒刻划C/SiC复合材料的三维有限元模型，对磨粒轴向间距和刻划深度的刻划模型进行了仿真分析。通过相应的试验研究，阐明了基体和纤维的失效形式、切屑形成过程、磨粒不同轴向间距下中间区域表面损伤形貌，揭示了多颗磨粒不同轴向间距和刻划深度下刻划力的变化规律。结果表明，磨粒的刻划力会交互影响，磨粒一刻划后在表面留下较多的损伤，有效的降低磨粒二的刻划力，且这种影响随着轴向间距的不同而表现为不同程度的干涉作用，表明磨粒之间存在较强耦合关系，而在间距为70 μm时，磨粒之间干涉不明显，为临界间距。沿着纵向纤维时的刻划力大于横向纤维，这是由于界面的剪切强度大于界面的脱黏强度且纤维轴向强度大于径向强度导致的。

关键词： 铜基复合材料   制备技术   组织设计   性能调控  

摘要： 铜基复合材料因具有高强度、高导电、高导热、耐高温、耐磨、耐电弧烧蚀等优良性能而有望成为未来苛刻服役环境下的关键基础导电材料之一。本文对导电型铜基复合材料的典型材料体系、主要制备技术以及组织性能等进行了归纳和总结，分析了原位制备方法的基本原理与特点，阐述了多种类型高强高导铜基复合材料组织特征与综合性能关系规律，并展望了未来研究所面临的问题及挑战。

关键词： 激光增材制造   连续纤维   金属基复合材料   制备工艺   研究进展  

摘要： 连续纤维增强金属基复合材料因其高比强度、高比模量、以及优异的耐腐蚀性、抗磨损性及耐高温性能，在高温结构材料领域展现出广阔的应用前景。近年来，激光增材制造技术的快速发展为连续纤维增强金属基复合材料的制备提供了新的技术路径。本文综述了当前激光增材制造连续纤维增强金属基复合材料的研究进展，针对各自的研究现状和应用前景进行了分析，主要综述激光增材制造连续纤维增强镍基、铁基等高温复合结构材料的工艺参数、显微组织结构及力学性能。通过分析现有研究成果，总结激光增材制造连续纤维增强金属基复合材料的三大技术挑战，即连续纤维精准铺设问题和连续纤维存活问题及纤维-基体的界面反应问题，对关键问题给出研究思路及解决方案，并对该领域的未来发展进行展望。未来随着激光增材制造技术的不断完善及深入研究，该技术有望成为高效制备连续纤维增强金属基复合材料的重要发展方向。

关键词： 碳纤维   MXene   化学接枝   复合材料   界面强度   力学性能  

摘要： 本文通过制备新型二维纳米材料MXene，并将不同浓度的MXene接枝在碳纤维表面，有效提高了碳纤维复合材料界面强度，增强了碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能。表征分析了MXene接枝碳纤维表面化学状态和形貌，对碳纤维/环氧树脂复合材料进行了弯曲强度测试和层间剪切强度测试。实验结果表明，碳纤维化学接枝MXene有效提高了碳纤维表面粗糙度和化学活性，由于纤维-基体界面机械互锁和化学结合的协同效应，不同浓度MXene溶液处理碳纤维的复合材料力学性能均有不同程度的提升。其中，使用1.0 mg/mL MXene溶液处理的碳纤维的复合材料性能最好，碳纤维/环氧树脂复合材料的弯曲强度达到568.13 MPa，提升了26.04%，层间剪切强度达到55.58 MPa，提升了38.6%。

关键词： 超声导波   复合材料   分层损伤   散射源搜索  

摘要： 基于超声导波的损伤检测与定位方法广泛应用于各种工程常见结构，然而复合材料的各向异性加剧了在其中传播的导波信号的复杂度，使得实际检测时容易出现成像区域过大、有伪像等定位精度不足的问题。本文基于延时叠加（DAS， delay and sum）原理和麻雀搜索优化算法(SSA， sparrow search algorithm），设计了基于散射信号飞行时间的适应度函数，将损伤成像问题转换成散射源搜索问题，提出了一种基于超声导波和DAS-SSA散射源搜索的复材板分层损伤定位方法。通过适应度函数对麻雀种群分布进行评估，进一步迭代搜索，逐步逼近最有可能的散射源位置，最终以麻雀聚集处表征定位的损伤区域。实验结果表明，相较于传统成像方法，该方法的定位区域有显著的缩减，定位精度也有明显提升。