关键词： 复合材料   胶螺混合连接   有限元分析   胶层剪切强度   损伤演化  

摘要： 为研究编织型复合材料胶螺混合连接接头的力学性能,构建基于三维渐进损伤模型和内聚力模型的胶螺混合连接接头力学失效模型,模拟连接接头的力学行为与损伤演化。基于Abaqus有限元软件,建立编织型复合材料胶螺混合连接有限元仿真模型,通过三维Linde准则判断复合材料的损伤萌生与扩展,采用内聚力模型模拟胶层的损伤失效过程,在试验验证模型准确性的基础上,分析不同拧紧力矩下连接结构强度和损伤失效过程。试验结果与仿真模拟结果表明,随着拧紧力矩的增加,胶层损伤扩展得到有效抑制,而胶螺混合连接结构的胶层剪切强度先增加后减小。这是因为增大拧紧力矩可以减小连接结构中胶层的剥离应力,但过大的拧紧力矩会增大胶层孔周应力,导致胶层剪切强度减小,降低了连接结构的强度。数值模拟的载荷-位移曲线与试验结果吻合,所预测的胶层断裂载荷与试验结果相当;同时层合板上的纤维损伤、基体损伤以及分层损伤在数值模型中也能很好地体现,与连接件试验后的损伤形式相近,验证了损伤预测模型的有效性。

关键词： 高强钢绞线网   工程水泥基复合材料   结构加固   四点弯曲加载试验   损伤程度影响   受弯性能   钢筋混凝土梁   试验研究  

摘要： 为进一步将高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料推广应用于既有工程结构加固,本文进行了该复合材料加固损伤梁抗弯性能试验研究。考虑原梁损伤程度、高强钢绞线直径、高强钢绞线配筋率的影响,对1个对比梁和7个卸载加固损伤梁进行抗弯性能试验。结果表明:采用该加固方法,可使加固层与原梁较好地协同工作,充分发挥高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料的优越力学性能,从而可显著提升卸载加固损伤梁的承载力、刚度、延性、韧性以及抗裂性,明显减小裂缝宽度;相比于加固无损梁,随着损伤程度的增加,卸载加固损伤梁的受弯承载力、截面刚度、延性以及韧性均呈降低趋势,且加固层对混凝土裂缝的控制能力亦降低;适当增加纵向钢绞线配筋率,可提高加固损伤梁受弯承载力、截面刚度、延性、韧性及加固层对裂缝的约束能力;纵向钢绞线配筋率相近时,钢绞线直径越小,加固层的控裂能力越强,能更好地减小裂缝宽度。

关键词： 水化硅酸钙   水热法合成   水泥基复合材料   保温隔热   节能降耗  

摘要： 水泥基保温材料凭借其优异的防火、耐久性和低成本等优势已在建筑行业得到广泛应用,然而导热系数高、保温性能差成为制约其应用的瓶颈问题,开发具有低导热系数的新型水泥基保温材料对建筑节能意义重大。水化硅酸钙是一种重要的水泥水化产物,其孔隙率高且比表面积大,保温隔热性能优异,因而对水泥材料中的水化硅酸钙性能及比例进行调控,是提升保温隔热性能的一种潜在途径。以Na_(2)SiO_(3)和Ca(OH)_(2)为原材料,采用常压水热法合成水化硅酸钙,通过对Na_(2)SiO_(3)模数的调控,获得具有高比表面积、高孔隙率和低导热系数的水化硅酸钙,并将水化硅酸钙作为筑孔剂对水泥基材料进行结构调控。结果表明,当Na_(2)SiO_(3)模数为1.0时,所制备水化硅酸钙的孔隙率达93.56%,比表面积为236.45 g/m^(2),平均孔径为12.52 nm(远低于空气分子自由程69 nm),导热系数低至0.0513 W/(m·K)。随着水化硅酸钙掺量的提高,水泥基材料的干密度从1690 kg/m^(3)下降至765 kg/m^(3);孔隙率从33.3%升高至64.7%,平均孔径从2826.1 nm下降至421.3 nm,这说明水化硅酸钙向水泥基材料中引入了大量纳米孔,进而提高了材料孔隙率。添加不同比例的水化硅酸钙后,水泥基材料的导热系数从0.391 W/(m·K)下降至0.122 W/(m·K),降幅达68.8%;红外成像也表明,水化硅酸钙改性水泥基材料表现出更优异的隔热效果。由于水化硅酸钙向水泥基材料中引入大量微纳米孔,导致热传导路径大大延长,提升了材料的热阻隔能力,从而大幅改善其保温隔热性能。本研究成果可为提高水泥基材料的保温性能提供新的思路和方法。

关键词： 硅橡胶   陶瓷化   阻燃   燃烧特性   火灾安全性  

摘要： 通过垂直燃烧试验法、耐火模拟试验法和锥形量热仪分析法研究添加瓷化粉W5的陶瓷化阻燃耐火硅橡胶复合材料的火灾安全性,并与添加氢氧化铝的阻燃硅橡胶复合材料进行对比。结果表明,经过特殊表面处理后的瓷化粉W5(CFR-2)能使硅橡胶复合材料高效高质量成瓷,明显改善复合材料的阻燃性能和耐火性能,复合材料燃烧后形成高强度的陶瓷体,即添加CFR-2的复合材料的引燃时间延长,热释放速率、总热释放量、CO和CO_(2)释放量及产烟量减小,燃烧残留物致密、完整,火灾危险等级为低。

关键词： 激光诱导石墨烯   CuO纳米颗粒   复合阴极   场发射  

摘要： 三维(3D)石墨烯材料具有优异的电子发射性能与机械稳定性,在高电流密度场发射器件领域展现出显著优势.本文通过飞秒激光一步法原位制备氧化铜修饰三维石墨烯复合材料(LIG/CuO),实现了软木碳化与铜氧化的同步调控.利用铜盐浸润与抗坏血酸还原构建浅层富铜前驱体,经激光辐照同步诱导纤维素碳化为少层石墨烯和Cu向CuO转变,形成CuO纳米颗粒(30—80 nm)包覆的微晶石墨烯三维纤维网络.该结构展现出卓越场发射性能,制备的纯LIG阈值电场值约为2.12 V/μm,场增强因子约8223;优化的CuO负载量后,LIG/CuO-5阈值电场值减至1.57 V/μm,场增强因子达~8823,并在2.89 V/μm下实现了22.71 mA/cm^(2)超高电流密度的电子发射.密度泛函理论(DFT)计算揭示异质结界面电子从CuO向石墨烯转移,使石墨烯功函数从4.833 eV降至LIG/CuO异质结的4.677 eV,同时CuO表面能带弯曲降低了隧穿势垒.此外,CuO纳米颗粒的局域电场增强效应与优化分布密度协同使有效发射点密度提升.

关键词： 激光超声   多层复合材料   界面   分层   脱粘  

摘要： 多层复合材料因其轻质、高强度、隔热性等优势，在航空航天、风电设备、工程设施等领域得到了广泛应用。然而，其结合界面的质量问题如分层、脱粘、弱粘接等直接影响其力学性能和使用寿命。激光超声检测技术凭借非接触、宽频带激励、高空间分辨率等特点，成为界面分层、脱粘等缺陷检测的重要手段。本文系统回顾了激光超声检测多层结构界面分层与脱粘的研究进展，对比分析了时域、频域及时频域联合检测方法的技术特性，探讨了复杂结构与多元复合材料中缺陷检测的适用边界，着重阐述了深埋、微小、相邻及重叠四类分层、脱粘缺陷的识别机制及界面结合质量评估体系，并针对当下面临的检测不足提出了非线性激光超声混叠检测、多角度阵列激光激发系统、方向自适应波场调控技术、多维信息与机器学习融合判断等一系列未来研究方向，为激光超声检测技术在复杂界面分层、脱粘缺陷检测中的应用提供了理论支撑和实践指导。

关键词： 光纤   石英纤维   预制体   复合材料  

摘要： 为探究光纤传感器嵌入复合材料预制体结构的新方法,实现光纤传感器的高效率、低损伤嵌入,将光纤传感器与编织性能优异的石英纤维进行适纺性能对比,并通过光纤传感器和石英纤维的刚度匹配性研究,指导并优化光纤的嵌入路径和光纤传感器/石英纤维混编预制体的成型方式,以降低光纤传感器在预制体成型过程中的损伤。利用上述研究结果优化的织造参数制备混编预制体,验证光纤传感器内嵌式复合材料的光纤存活性。光纤信号测试分析表明,光纤信号强度均满足要求,光纤存活性良好。结果表明,光纤传感器和石英纤维可以通过调整编织参数和预制体结构,充分保留光纤性能。

关键词： 碳纤维增强水泥基复合材料   纤维增强胶接层板   抗裂性能  

摘要： 碳纤维增强水泥基复合材料自问世以来,凭借其优异的性能优势被广泛应用,尤其是近年来随着技术的不断完善与优化,其在各类工程项目中取得了较为理想的应用效果,且其应用价值愈发凸显。基于此,文章结合碳纤维增强水泥基复合材料的国内外应用现状,分别阐述了碳纤维增强水泥基复合材料的类型、性能特点,然后说明了其在建筑工程中的应用优势,最后探究了其在建筑工程中的具体应用,旨在发挥该材料的性能优势,提高建筑结构的整体稳定性和功能性,满足现代工程建设的需求,进而为相关工程项目提供有效参考。

关键词： 秸秆纤维素   凹凸棒石   亚甲基蓝   吸附性能  

摘要： 以玉米秸秆制备的纳米纤维素(NC)为原料,以环氧氯丙烷为交联剂,通过溶液共混法和凹凸棒石(ATP)制备秸秆纤维素/凹凸棒石复合材料,调节NC和ATP的质量比(1:10~10:10)制成了一系列NC-ATP复合吸附材料。用一定浓度的亚甲基蓝(MB)溶液模拟工业废水,考察NC和ATP的质量比对材料吸附性能的影响,实验发现当NC和ATP的质量比为3:10时吸附性能最好。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)对复合材料进行结构分析;最后研究了MB溶液浓度、吸附时长、吸附剂投入量,以及溶液温度和pH对材料吸附性能的影响,结果表明:在室温和保持原液pH值不变的条件下,当MB溶液浓度是100 mg/L时,投入50 mg吸附剂,吸附反应0.5 h,NC-ATP对MB溶液的脱色率可达99%以上。

关键词： 碳纤维   复合材料   大厚度   拉伸强度  

摘要： 针对现有GB 50728标准无法适用于大厚度(≥3 mm)单向CFRP拉伸强度测试的问题,研究了加强片长度与材质、试样宽度以及胶黏剂对3 mm厚度的0°单向CFRP拉伸强度测试的影响。结果表明,选择6061铝合金材质加强片,将加强片的长度设计为8 cm,试样宽度设计为12.5 mm,选择与基材相容性高的胶黏剂,对3 mm厚度单向CFRP进行拉伸强度测试,试样破坏形式为有效正常破坏。该测试方法提高了试样测试结果的准确性与真实性,为相关材料的拉伸性能测试提供了理论依据。