关键词： 热震试验   银-铝复合材料   力学性能  

摘要： 采用电镀的方法在铝合金表面制备银镀层,对银-铝复合材料试样进行热震试验。利用金相显微镜、显微硬度计研究热震试验对材料形貌及力学性能的影响。结果表明,热震试验保温时间30 min后,相较于未热震试验的硬度无明显变化,随着保温时间的延长,铝基体和银镀层硬度大幅降低;且加热后空冷银镀层的硬度略高于水冷银镀层的硬度;同时,热震试验190℃、30 min后基体晶粒细化,而热震试验190℃、2 h后晶粒有长大趋势。

关键词： 波浪冲击压力   压电纤维复合材料   经验公式   水滴标定  

摘要： 波浪冲击压力是海洋工程中重要的物理量之一,采用压力传感器测量波浪冲击压力的传统方法测量结果单一、稳定性差,因此需要寻找一种代替压力传感器的新测量元件。本文针对波浪对直立板的冲击模型,利用MFC对该模型的波浪冲击压力进行测量。为了验证该测量方法的可行性和准确性,将MFC测量波浪冲击压力的实测值与海洋工程中常用的经验公式的计算值进行对比。实验结果表明,MFC的测量结果与我国规范的计算结果较吻合;与我国规范相比,5种入射波高产生的所有有效数据中,仅5 cm入射波高平均误差超过10%,为18.25%,12 cm入射波高平均误差最小,最小为2.56%。

关键词： 硒化镍/硫化镍纳米复合材料   超级电容器   电化学   串联   并联  

摘要： 超级电容器以其充放电速度快、功率密度高、循环寿命长等优点得到了广泛应用。在超级电容器的结构中,电极材料决定着超级电容器的电化学储能性能,因此,开发高性能电极材料是提升超级电容器性能的关键。本工作主要是采用溶剂热和硒化的方法在泡沫镍上合成硒化镍/硫化镍(Ni_(3)Se_(2)/Ni_(3)S_(2))纳米复合材料,并对其结构和电化学储能性能进行了系统的研究。在优化制备条件下,Ni_(3)Se_(2)/Ni_(3)S_(2)纳米复合材料比电容可达2482.00 m F·cm^(–2)(@1 m A·cm^(–2)),在10 m A·cm^(–2)电流密度下经过2000次充放电循环后,比电容保持率仍有68.45%,同时其库伦效率在97.20%~99.28%。组装的液体(6 mol/L KOH)Ni_(3)Se_(2)/Ni_(3)S_(2)//AC非对称超级电容器的比电容可达768.75 m F·cm^(–2)(@2.5 m A·cm^(–2))。组装的Ni_(3)Se_(2)/Ni_(3)S_(2)//AC固态非对称超级电容器比电容达983.57 m F·cm^(–2)(@7.5 m A·cm^(–2))。另外,本工作还研究了Ni_(3)Se_(2)/Ni_(3)S_(2)//AC固态电容器集成电路特征。

关键词： 煤矸石   陶粒复合材料   制备   磁性   Fe_(3)O_(4)   莫来石  

摘要： 煤矸石是煤炭开采和洗选过程排放的固体废弃物,是我国目前年排放量和累计堆存量最大的工业废渣。煤矸石可用于制备重金属吸附材料,实现以废治废。试验将煤矸石在1200℃温度下烧结制成陶粒,然后将陶粒在不同浓度的硝酸铁溶液中浸渍,分离陶粒并烘干,用管式炉对其进行氢气还原处理,得到磁性Fe_(3)O_(4)/莫来石陶粒复合材料,研究陶粒复合材料的物相、微观形貌、磁性能及密度。结果表明,陶粒负载物的物相组成为Fe_(3)O_(4),作为前驱体溶液,硝酸铁溶液浓度越大,陶粒复合材料磁性越强,证实负载工艺可行。

关键词： 碳陶复合材料   数值模拟   热传导   实验验证  

摘要： 本文对碳陶复合材料进行机械密封摩擦副温度场分布的数值模拟进行分析,并对其热传导性能及温度场影响因素进行分析。研究内容涉及建立有限元模型、进行动环与静环间摩擦生热及热传导过程的模拟分析,并通过实验对模拟结果的准确性进行验证。结果发现,由于碳陶复合材料的高热导率和较大比热容,其能有效降低摩擦副的最高温度,避免局部过热现象,从而对机械密封系统的性能和使用寿命都有很好的改善作用,该研究为机械密封设计和材料选择提供了科学依据,具有重要的应用价值。

关键词： 复合材料压力容器   封头厚度   逐层预测   三次样条函数   缠绕角  

摘要： 受纤维缠绕成型工艺和封头段变曲率/厚度等的影响,复合材料压力容器封头段受力状态较为复杂,实现对封头段缠绕层厚度的逐层精准预测,对于构建高精度有限元模型、指导工程应用具有重要意义。针对上述问题,本文基于双公式法及三次样条函数法,发展了一种复合材料压力容器封头缠绕层厚度逐层预测方法,研究了极孔半径、单层纱带厚度和缠绕层数对封头厚度和赤道圆处缠绕角的影响。结果表明:随着极孔半径增大及单层纱带厚度减小,封头段纤维缠绕层厚度极值逐渐减小,赤道圆处缠绕角度的变化随极孔半径与单层纱带厚度减小逐层减小;进一步地,通过对比封头段每层缠绕层厚度,发现各缠绕层厚度由内层到外层随着平行圆半径增大呈现先变大后减小最终趋于相同的趋势。

关键词： 功能梯度材料   悬臂梁   半解析法   有限元   复合材料  

摘要： 功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)物理性能优良,具有重要的应用价值,近些年来受到了越来越多的关注。本文发展了一种可用于功能梯度悬臂梁受力分析的半解析方法,该方法具有与解析法同等的计算精度,并且可用于材料性能梯度分布复杂情况下的悬臂梁结构受力分析。将该方法用于材料性能按线性梯度分布、指数梯度分布、复杂经验公式梯度分布的功能梯度悬臂梁受力分析,并与解析法、梯度有限元法、分层有限元法的计算结果进行了对比验证。研究结果表明,当高度和长度方向的积分点数分别为11个和21个时,半解析法和梯度有限元法计算的弯曲应力分布结果与解析解基本一致,分层有限元法计算的弯曲应力分布结果与解析解相差较大,相对误差大于10%。而对于挠度值分析,半解析法、梯度有限元法、分层有限元法的计算结果均与解析解非常接近,最大相对误差不超过1.0%。

关键词： 复合材料   冲击载荷识别   非凸正则化   稀疏先验  

摘要： 复合材料因其强度高、刚度高、密度小等优点而广泛应用于航空、航天等领域。但由于其抗冲击性差,监测作用于复合材料结构上的冲击载荷对于结构快速检测损伤十分重要。经典的Tikhonov正则化方法在欠定情况下求解载荷识别问题时容易在载荷非加载区识别出虚假力;近年来兴起的L1范数稀疏正则化方法在识别冲击载荷时常低估载荷的幅值。为了突破这些方法的局限以实现更高精度的冲击载荷识别,该研究基于冲击载荷的空间稀疏先验,提出一种新的冲击载荷识别频域非凸稀疏正则化方法。所提出的方法结合了广义极小极大凹惩罚项的非凸优势以及非凸保凸的特性,利用向前向后分裂算法进行凸优化求解,既避免了非凸优化容易收敛到局部最优解的问题,又促进了解的稀疏。分别在复合材料梁和复合材料层合板上开展了冲击载荷试验验证,试验结果表明,无论在正定还是欠定的情况下,所提出方法能在精准定位冲击位置的同时重构冲击载荷的时间历程,且该方法在促进解稀疏和识别载荷幅值方面的表现都优于L1正则化方法,其中幅值识别精度能比L1正则化提升50%以上。

关键词： 碳纤维增强热塑性树脂基复合材料   蠕变   有限元分析   注射成型   回收型碳纤维  

摘要： 碳纤维热塑性树脂基复合材料在极端环境及长期服役条件下的蠕变行为会使结构件的形状发生改变,影响其性能稳定性,因此对该种材料蠕变性能的研究是材料设计及应用的关键。本文通过对注射成型制备的碳纤维增强聚丙烯复合材料进行单轴拉伸蠕变试验,研究其蠕变行为,并基于以上试验数据得到该种材料的Burgers模型理论方程,采用Moldex3D模流分析软件模拟注射成型哑铃型试样内部碳纤维的取向和分布情况,将该模拟结果映射到ABAQUS中进行有限元分析。结果发现Burgers模型的拟合曲线与试验曲线吻合程度较高,能够用于更长时间以及更广范围应力水平下该种材料的蠕变行为预测;模流分析结果与实际试样横截面观察结果具有较好的一致性;注射成型过程中碳纤维取向及分布会影响最终成型试样的蠕变行为,采用模流分析与有限元分析相结合的方式能够更好地反映材料的蠕变进程。

关键词： 钛酸酯   角果藜   环氧树脂   力学性能   微观形貌  

摘要： 随着世界各国对环境保护的重视,可再生、可降解的天然植物纤维复合材料逐渐成为研究焦点。为探究天然植物纤维的规模化利用,选取新疆地区角果藜为研究对象,通过钛酸酯偶联剂(NDZ-201)的表面改性,借助模压工艺制备角果藜/环氧树脂(50/50)复合材料。凭借傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪、万能力学试验机、邵氏硬度计、扫描电子显微镜(SEM)和动态热机械分析(DMA)仪等研究角果藜纤维表面改性对复合材料力学性能、结构形态和热稳定性的影响。FTIR结果表明,经偶联剂处理后,角果藜纤维表面羟基含量减少,且出现Ti—O吸收峰;随着NDZ-201质量分数的增加,复合材料的力学性能逐渐增加,并在NDZ-201的质量分数为1%时,复合材料的弯曲强度(73.3 MPa)和硬度(93.8HD)达到最大值,与未改性相比,分别提高了21.8%和6.0%;SEM结果证实,经偶联剂处理的角果藜纤维在环氧树脂基体中的排列更加整齐有序,且材料中无孔洞;DMA结果表明,改性后复合材料的储能模量得到进一步提高,玻璃化转变温度由94℃上升到98℃,表明经过偶联剂改性后,角果藜与环氧树脂之间作用力进一步加强,这是由于环氧树脂分子链段运动受到抑制所致。