关键词： 复合材料   精细模型   共节点   胶接  

摘要： 针对基于传统共节点方法在民用飞机复合材料有限元模型建模过程中效率低、构型管理成本高等问题,建立了一种更高效的胶接建模方法。首先,根据不同有限元建模场景,分别建立复合材料蒙皮与长桁外缘条共节点模型、胶接模型、错位胶接模型、打钉胶接模型;然后,以经过试验数据验证的共节点模型为基准,从模型刚度和关注点主要应变两方面进行对比、分析,检验不同胶接建模方法的有效性。结果表明,胶接建模方法具备良好的可靠性,能够满足有限元仿真分析所需的精度,为后续基于该方法进行精细有限元建模提供了理论依据。

关键词： 复合材料   RTM   菌形盖   计算机辅助技术  

摘要： 以碳纤维为代表的纤维复合材料以其优越的比强度、比刚度、抗疲劳性及耐腐蚀性等优点被广泛应用于各种场景。作为复合材料成型工艺的一种,树脂传递成型(Resin Transfer Molding,RTM)技术具有绿色化、质量稳定、尺寸精度高、产品外形光滑平整等多种优势。本文基于RTM工艺,通过对基体树脂粘度的研究,同时采用计算机辅助技术优化流道设计及工艺参数,获得最佳注射方式,成功制备了较大厚度、低孔隙率及高内部质量的碳纤维菌形盖产品。

关键词： C/SiC composite   coating   coating modification   oxidation   strength  

摘要： Carbon fiber reinforced silicon carbide ceramic composite(C/SiC)has become a key structural material due to its excellent high temperature resistance,corrosion resistance and oxidation ***,C/SiC composites are prone to oxidation under long-term high temperature loading *** this work,the research progress of SiC coating and its modified coating on the surface of C/SiC composite is *** optimization of these coatings mainly involves two aspects:structure and *** focus of structural optimization is to improve the interphase structure by such as SiC nanowires,thereby improving the interfacial bonding strength between the coatings and between the coatings and the *** focus of composition optimization is to improve the performance of the coatings under high temperature loads by rare earth silicates,*** modification strategies of various modified coatings are emphatically introduced,which is helpful to guide the preparation of high-performance C/SiC coating materials in the future.

关键词： 复合改性剂   回收高密度聚乙烯   结晶形态   力学性能   增韧机理  

摘要： 以回收高密度聚乙烯(RHDPE)为基体、自制的复合改性剂HES为增韧剂,采用熔融共混的方式制备了RHDPE/RHES复合材料(简称RPES),研究了RPES的结晶形态、力学性能及熔体流动性,并探究了其增韧机理。结果表明:HES中RHDPE为连续相,橡胶为分散相,体系整体呈现“海岛”结构,分散相呈现“胞状”结构;随着橡胶含量的增加,RPES结晶越来越细化,晶粒尺寸逐渐减小;冲击强度逐渐增大,拉伸屈服强度和弯曲弹性模量有所下降,RPES熔体流动速率(MFR)逐渐减小。当橡胶含量为8%时,RPES的冲击强度达到45.24kJ/m^(2),是纯RHDPE的9.75倍,拉伸屈服强度和弯曲弹性模量保持率分别为83.24%和64.78%。RHDPE/橡胶试样缺口冲击断裂主要由银纹-空化损伤机理引起的,而PRES试样缺口冲击断裂主要是由银纹-剪切带屈服形变损伤机理引起的。

关键词： 碳纤维   上浆剂   复合材料   界面性能   力学性能  

摘要： 以湿纺碳纤维及环氧树脂为原料,采用改性环氧类上浆剂对碳纤维进行表面处理,通过热熔法制备预浸料,再通过热压罐成型工艺制备碳纤维增强树脂基复合材料,分析了改性上浆剂的化学结构及热稳定性,研究了改性上浆剂对碳纤维的基本性能及丝束展纱性、纤维/树脂界面微观形貌及复合材料力学性能的影响。结果表明:改性上浆剂引入了活性基团,其热分解温度为284.3℃,比未改性上浆剂的热分解温度提高9.3℃,热稳定性提高;改性上浆剂上浆处理的碳纤维丝束的展纱率为70%,比未改性上浆剂上浆处理的碳纤维丝束的展纱率提升了7.7%,展纱性更好;改性上浆剂上浆处理的碳纤维的基本性能与未改性上浆剂上浆处理的碳纤维相当,仅拉伸强度略高;改性上浆剂制备的碳纤维增强树脂基复合材料的整体力学性能更优异,0°拉伸强度提升17.8%,复合材料拉伸断面规整,未见纤维拔出及纤维层与树脂层的明显剥离。

关键词： PA12   复合材料   选择性激光烧结  

摘要： 采用选择性激光烧结工艺制备了PA12/SiO_(2)、PA12/Al_(2)O_(3)和PA12/SiO_(2)/Al_(2)O_(3)复合材料,详细研究了其力学性能和热性能。结果显示,对比纯PA12,Al_(2)O_(3)的加入可以提高复合材料的力学性能,而SiO_(2)及SiO_(2)/Al_(2)O_(3)混合加入则会导致复合材料拉伸强度降低。复合材料缺口冲击强度相较于PA12也表现出降低的趋势,其中PA12/SiO_(2)复合材料降低最多。由于填料的存在,三种复合材料的热稳定性都得到提高,其中PA12/SiO_(2)复合材料的最大热分解温度较PA12提升了约35℃。此外,填料的加入还对复合材料的熔融和结晶温度产生了影响。

关键词： 电池箱   轻量化   复合材料   冲击损伤   兰姆波  

摘要： 兰姆波具有传播距离长、成本低、对损伤敏感性高的特点,为研究碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)电池箱因低速冲击造成的目视不可见的冲击损伤提供了巨大的潜力。虽然相对声学非线性参数(relative acoustic nonlinear parameters,RANP)被证明在量化复合材料冲击损伤程度方面有效,但损伤对其影响机制尚未得到探索。本研究采用实验和仿真相结合的方法,首次研究了不同冲击损伤对兰姆波在CFRP电池箱中传播的影响。为此,首先建立电池箱结构的几何模型,然后针对CFRP开展冲击实验,搭建CFRP电池箱损伤-监测的仿真模型,最后研究分层、基体压缩损伤和纤维拉伸损伤等对CFRP电池箱损伤评估参数的影响。结果表明,建立的CFRP仿真模型计算精度可靠,RANP参数对各模式损伤面积敏感,而对于损伤在厚度方向上出现的位置不敏感;损伤会使兰姆波在传播时产生新的频率成分,计算RANP参数能够分析损伤的程度;损伤程度在较低时,RANP参数大小更多取决于分层损伤,一旦损伤超出某个阈值,RANP参数大小更多取决于纤维断裂等CFRP层内损伤。该研究成果对于汽车碰撞安全部件的结构-功能一体化设计具有重要指导价值。

关键词： 蒙特卡罗方法   计算模型   中子屏蔽   树脂含量   厚度   慢化效应  

摘要： 芳纶纤维增强抗弹复合材料因具有优异的破片防护性能、阻燃性能及低密度等特点被广泛应用于装甲车辆防护产品中。提升该复合材料的核防护能力可进一步提高装甲车辆的综合防护能力。基于蒙特卡罗方法,采用MCNP软件建立了芳纶纤维增强聚氨酯树脂基复合材料计算模型,分析了该复合材料在不同条件下对不同能量中子射线的辐射屏蔽能力。模拟计算结果表明,该复合材料在不同成型压力下,对热中子射线的屏蔽能力影响很小,可忽略不计;随着树脂含量的增加,复合材料对中子射线的屏蔽能力线性增大,其中对热中子影响最为显著,对快中子屏蔽效果最差;随着厚度的增加,该复合材料对中子屏蔽能力不断增强但趋势不同,其中对慢中子和中能中子屏蔽能力较强且非线性增大,最后趋于平稳,对快中子屏蔽能力较弱但线性增大。另外,通过模拟计算,对穿透中子的能量分布进行了统计分析,结果表明,芳纶纤维增强抗弹复合材料对慢中子和中能中子具有较高的慢化效应,对快中子的慢化效应较低。

关键词： 复合材料结构   轻质非线性吸能器   振动抑制   理论–试验验证  

摘要： 文章提出了一种新型的非线性振动控制装置——轻质非线性吸能器(Light-Weight Nonlinear Energy Absorber, LWNEA),旨在解决轻量化复合材料结构的过度振动问题。通过理论分析与试验相结合,验证了LWNEA的减振效果。在理论方面,基于广义哈密顿原理和牛顿第二定律,建立了具有LWNEA的复合材料层合梁的动力学方程,采用伽辽金截断法对这些方程进行解耦。通过谐波平衡法和龙格–库塔法进行了解析和数值求解,两种方法相互印证。讨论了LWNEA在不同激励幅值下的减振效果。在试验方面,通过动力学试验和有限元方法对系统的固有频率进行了分析,验证了理论分析的正确性。此外,还通过试验讨论了LWNEA的减振效果以及加载位置的影响,试验结果与理论结果具有相同的变化趋势。总的来说,这项工作表明LWNEA可以取得显著的减振效果,并且对系统的固有频率影响较小。因此,本研究将为轻量化复合材料结构的振动抑制提供重要的研究思路。This paper proposes a novel nonlinear vibration control device called the light-weight nonlinear energy absorber (LWNEA). It aims to solve the problem of excessive vibration of light-weight composite structures. The vibration suppression effect of LWNEA is validated by combining theoretical analysis with experiments. In the theoretical field, based on the Hamilton’ principle and the Newton’ second law, the dynamic equations of the composite laminated beam with LWNEA are established. These equations are decoupled by the Galerkin truncation method. The harmonic balance method and the Runge-Kutta method are used for analytical and numerical solutions, and the two methods confirm each other. The vibration suppression effect of LWNEA under different excitation amplitudes is discussed. In the experimental field, the natural frequency of the system is analyzed by dynamic experiments and the finite element method, which validate the correctness of the theoretical analysis. Moreover, the vibration suppression effect and the influence of the loading position of LWNEA are discussed through experiments. The experimental results show the same change trend as the theoretical results. In general, this work shows that LWNEA can achieve a significant vibration suppression effect, and the impact on the natural frequency of the system is small. Therefore, this study will provide an important research idea for vibration suppression of light-weight composite structures.

关键词： 电磁波吸收   碳化物   MXene   高熵MAX相   复合材料  

摘要： 电磁波吸收材料在过去几十年中取得了长足的进步,由于其对入射电磁波的重要衰减作用,在防辐射和反雷达探测中发挥着越来越重要的作用.随着纳米技术的蓬勃发展,高性能电磁波吸收材料的设计已不仅仅依赖于单一成分介质的固有特性,而是更加注重不同成分的协同效应,从而产生丰富的损耗机制.在各种候选材料中,碳化物通常具有化学稳定性、低密度、可调介电性能和多样化的形态/微结构等特点,因此,探索并设计碳化物基复合材料将是获得具有良好实际应用前景的新型电磁波吸收材料的可行途径.本文介绍了与介电复合材料相关的电磁损耗机制,然后重点介绍碳化物基复合材料作为高性能电磁波吸收材料的最新进展,包括共价型碳化物、间充型碳化物、MXene基碳化物以及一些不常见的碳化物基复合材料和多组分复合材料.详细讨论了有关成分优化、结构工程、性能增强和结构-功能关系的关键信息.此外,在比较了一些代表性复合材料的性能后,还提出了碳化物基复合材料发展面临的一些挑战和前景.