关键词： 超高温陶瓷   碳基复合材料   抗氧化   涂层  

摘要： 碳基复合材料凭借优异的高温力学性能、低密度及强抗热震能力,已成为航空航天、深空探测及高超声速飞行器应对极端服役环境的核心材料。然而,其在高温有氧环境中的氧化失效严重限制了工程化应用。抗氧化防护技术已被证明是提升碳基复合材料服役寿命的有效策略。针对其在高温条件下的热防护与长寿命需求,本文系统概述了近年来在基体改性技术、表面涂层设计及超高温陶瓷粉体优化等方面提升碳基复合材料服役性能的研究进展。此外,还探讨了功能化碳基复合材料在复杂服役环境中的应用潜力,特别是在高温吸波隐身材料与仿生防冰涂层等领域的技术突破。针对当前技术瓶颈,提出未来研究需聚焦于多尺度结构协同设计、制备工艺工程化及综合性能评估标准化,以推动碳基复合材料在极端服役条件下的广泛应用。

关键词： 炭黑   导电硅橡胶   电学性能   力学性能  

摘要： 以炭黑为导电填料,制备导电硅橡胶复合材料,研究导电硅橡胶复合材料的电学性能和力学性能。研究表明,随着炭黑掺量增大,复合材料的体积电阻率(ρ)先快速减小,然后基本稳定。复合材料的邵氏硬度先快速增大,最终趋于稳定,而拉伸强度先增大后减小。炭黑占硅橡胶的质量分数为30%时,复合材料获得最优的综合性能,与未加炭黑相比,ρ降低15个数量级,拉伸强度和邵氏硬度分别提高544.4%和660.0%。

关键词： 铁路客站   桥建合一   柱脚   型钢混凝土   组合结构   静力实验  

摘要： 雄安枢纽站支撑承轨层的框架柱采用型钢混凝土柱,由于抗震设防的需要,型钢混凝土柱截面巨大。为减小传统埋入式型钢混凝土柱脚设计导致的柱脚埋深过大及施工风险大的问题,提出一种新型半埋入式柱脚方案,柱脚型钢埋入承台约1.35倍型钢截面高度,采用十字形布置靴梁、锚栓、U形筋、预应力筋组合构造方式将柱脚弯矩可靠传递至基础,同时减小了基础承台的厚度。为验证设计方案的可靠性,对柱脚方案进行简化,设计并制作缩尺比1∶6的柱脚节点模型,对其进行静力实验研究,获得柱脚节点在复杂荷载作用下的力学响应及破坏情况。实验结果表明,2个试件在1倍设计荷载作用下,钢构件均未屈服,仅柱脚受拉区出现裂缝,在2倍设计荷载作用下,2个试件柱脚受压区和承台出现裂缝,但钢筋、钢骨靴梁和钢骨均未屈服,证明该柱脚节点具有足够的安全储备。此外,预应力的施加使得柱脚节点的极限承载能力提高32.9%,同时提高柱脚节点变形能力,其中梁端最大竖向位移提高92.1%,柱端最大水平位移提高98.0%;此外,预应力的施加还可以提高抗冲切性能、减小承台上下层交界处的应变大小和裂缝宽度。该结构实验成果已应用于雄安枢纽站设计,提出的柱脚构造形式具有较高的安全储备及良好的可实施性,可在同类工程设计中推广应用,为相似工程问题提供解决方案。

关键词： 风电制动系统   复合材料   摩擦磨损性能   制动温度   稳定性  

摘要： 制动系统作为风电机组的关键部件,对风电机组的安全运行和发电效率起到重要作用,高性能风电制动系统的制动可靠性和使用寿命成为了重点研究课题。从风电制动系统材料组分、服役工况和摩擦磨损性能等方面阐述了制动片的设计要点,总结了试验与有限元仿真结合评估制动温度和稳定性等方面的研究进展,并展望了风电机组制动片材料的发展趋势。

关键词： 自动化技术   化学工程与工艺   制程优化   人工智能   生产效率  

摘要： 本文关注了化学工程与工艺中自动化的发展趋势。与传统的化学工程与工艺相比,自动化技术的引入为化学生产带来了显著提升,催生了一系列的变化,并开创了新的可能性。通过对各类文献和趋势的深入研究,本文全面分析了自动化技术在化学工程与工艺中的应用现状,并预测了未来的发展趋势。研究显示,自动化技术在化学生产中的应用已经从早期的基本过程控制扩展到制程优化、管理决策和产品质量保证等方面,大幅提高了生产效率和产品质量,降低了生产成本。对比国际上的最新研究动态,本文进一步探讨了未来自动化技术可能的新应用领域及其潜在影响。最后,本文指出,随着新的技术和工具的不断涌现,例如人工智能、云计算和数字孪生等,自动化技术在化学工程与工艺中将有更大的发展空间和更多元的应用形式,从而推动化学工程与工艺向更高效、可持续和智能化的方向发展。

关键词： ABAQUS   碳纤维增强聚芳醚砜酮复合材料   吸湿行为   吸湿应力  

摘要： 聚芳醚砜酮(PPESK)复合材料可作为耐高温涂料、耐磨自润滑材料被广泛用于核电装备零部件防护。为了研究温度对碳纤维增强聚芳醚砜酮(CF/PPESK)复合材料吸湿老化行为的影响,建立二维复合材料模型,利用ABAQUS对25℃和100℃条件下CF/PPESK复合材料的吸湿行为及吸湿应力分布规律进行研究。根据获得的水分浓度场数据,对CF/PPESK复合材料随温度及时间变化的吸湿应力场进行了分析。结果表明:水分在CF/PPESK复合材料的扩散过程基本满足Fick扩散定律;温度越高,达到吸湿平衡越快,吸湿应力越大,当高温状态长时间吸湿导致材料内部饱和吸湿时,最大应力达到140.2 MPa,最大吸湿应力出现在纤维排列间距最近的基体区域。

关键词： 平纹编织复合材料   异形结构   计算均匀化   多尺度  

摘要： 针对平纹编织复合材料的异形结构,研究了在铺层方向拉伸位移加载以及力加载两种工况下,采用刚度体积平均、一致应变边界条件两种计算均匀化方法所得多尺度计算结果的差异性,并将多尺度结果与精细化结果进行了对比。此外,还研究了异形区域划分数量对多尺度计算结果的影响。结果表明,在同一多尺度模型下,两种均匀化方法的σ_(y)应力分布趋势是一致的,并且均与精细化模型结果相吻合。其中位移加载下的多尺度结果与参考结果的mises及σ_(y)应力误差最大只有9.5%和3.3%,并且随着异形结构分区数量的增加,其误差值逐渐减小。而力加载下的结果误差值偏大,随分区数量的增加没有减小的趋势,并且一致应变边界条件的结果整体上大于刚度体积平均的结果。并且,多尺度模型的划分方式会破坏部分结构特征,并在一定程度上影响多尺度结果。

关键词： 玻璃纤维增强复合材料   切削用量   切削力   PCD刀具  

摘要： 研究了PCD刀具车削玻璃纤维增强复合材料时切削用量对切削力的影响规律,并通过正交试验建立了切削力经验公式。研究结果表明:主切削力随切削速度的变化较小,切削合力和径向力随切削速度的增大而减小,轴向力总体随切削速度的增大而减小;在进给量大于0.1 mm/r时,主切削力和切削合力随进给量的增大而增大,轴向力和径向力随进给量的变化较小;在进给量为0.05 mm/r时,由于刀刃刃口的挤压作用,使得各切削分力均较大;各切削分力和切削合力随背吃刀量的增大而增大,但在背吃刀量大于0.6 mm时,轴向力和径向力随背吃刀量的变化很小;所建立的切削力经验公式与实验结果具有较高的拟合度。

关键词： 硅橡胶   高岭土   耐热性   微观形貌   涂层   复合材料  

摘要： 以硅橡胶为基体,添加无机填料制备的耐热涂层在耐热防腐方面有重要应用前景。采用自制改性硅橡胶作基体,添加不同配比的高岭土、二氧化硅和氧化铝,制备了复合涂层。采用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)观察了硅橡胶基体中无机填料的分散状况,采用热重分析仪(thermogravimetric analyzer,TGA)对复合涂层的热解温度和失重率进行了分析。结果表明:在复合体系中,无机填料与基体的相容性较好,分散均匀;与基体材料相比,无机填料的添加可有效提高复合材料的耐热性。填料质量分数为20%的复合涂层,其在800℃时质量残留率比自制改性硅橡胶的基体提高了10%以上。

关键词： 铝基复合材料   稀土离子   应力发光   应力-应变   光谱响应  

摘要： 复合材料的失效通常来自于外加载荷的周期循环过程中应力的积累与释放,因此,应力应变监测在纤维增强铝基复合材料的寿命评估和失效预警等方面具有非常重要的影响,但是复合材料变形区的应力应变很难直观地表征,利用稀土的荧光性能对应力-应变进行检测是一种可行的检测方法,其优点是稀土离子的荧光谱线丰富大多尖锐并且容易观测,而且大多对应力敏感性高。选取Eu^(3+)和Tb^(3+)作为发光中心,通过静电纺丝掺杂到YAG-ZrO_(2)复合纤维中,以下简称(YAG:Eu^(3+)-ZrO_(2))cf和(YAG:Tb^(3+)-ZrO_(2))cf。通过热压烧结将(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf和2024铝粉复合,得到(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf增强铝基复合材料。利用动态拉伸荧光传感对(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf增强铝基复合材料在动态拉伸下的发光特性进行了表征,并通过发射光谱重心波长随应力的变化研究内应力的发光传感机制。结果表明,随着拉应力的增加,Eu^(3+)的5D0→^(7)F_(1)跃迁表现出有规律的红移,Tb^(3+)的^(5)D_(4)→^(7)F_(5)跃迁表现出有规律的蓝移,并且Eu^(3+)表现出更高的传感精度。本文为基于Eu^(3+)和Tb^(3+)应力传感器材料的开发提供了思路。