关键词： 风电叶片   疲劳寿命   均值修正   玻纤拉挤板   分段线性   复合材料  

摘要： 随着风电机组的大型化,疲劳强度设计成为大型风电叶片设计中的最为关键因素之一。目前风电叶片疲劳寿命的计算方法主要采用传统的简化算法,该方法存在诸多的简化与假设,并不能很好地预测风电叶片实际的疲劳损伤,所以需要一种更为合理的疲劳寿命计算方式。本文根据IEC 61400-5中提出的分段线性均值修正的方法,基于Goodman线性均值修正理论,结合多条已知的疲劳S-N曲线,提出了一种适合大型风电叶片疲劳寿命的计算方法。以目前应用较为广泛的玻纤拉挤板作为分析对象,对比分析了线性均值修正与分段线性均值修正两种方法的差异,最后通过对风电叶片实际疲劳试验损伤的分析以及大型风电叶片主梁疲劳强度的分析,得出如下结论:(1)玻纤拉挤板的疲劳性能并不是线性变化,基于单一S-N曲线的线性预测结果与测试结果存在较大误差,玻纤拉挤板更适合采用基于多条S-N曲线的分段线性CLD模型来描述其疲劳性能的变化,且分段线性均值修正疲劳寿命计算方法能更好地预测试验叶片实际疲劳损伤;(2)叶片设计中更应该关注PS侧主梁的疲劳强度,建议采用基于多条疲劳S-N曲线的分段线性均值修正疲劳寿命计算方法对大型风电叶片的疲劳强度进行计算,提高叶片疲劳设计的可靠性。

关键词： 非晶复合材料   残余应力   中子衍射   回火处理   烧氢处理  

摘要： 为了调控W丝增强锆基非晶复合材料在制备过程中产生的残余应力,采用中子衍射技术对不同热处理条件后的W丝增强的非晶复合材料进行应力分布状态的测量。实验结果表明,W丝轴向方向具有强烈的<110>织构和较低的精修残差值(R_(wp)),证实了精修数据的准确性。首先,在200℃下回火处理30 min可以有效降低非晶复合材料内部的残余应力;但当回火时间增加到60 min时,其应力会再次增大。通过对W丝进行烧氢处理,发现非晶复合材料内部的残余应力可以有效地降低。另外,非晶复合材料内部的残余应力对W丝直径变化并不敏感。

关键词： 颗粒增强   聚合物基复合材料   温度相关性   团聚   拉伸断裂强度  

摘要： 聚合物基复合材料在不同温度下的拉伸断裂强度一直是人们关注的焦点,颗粒作为一种常见增强相可以显著提高聚合物基复合材料的拉伸断裂强度。然而,随着颗粒体积分数的增加,颗粒将会发生团聚现象,从而影响增强效果。针对颗粒增强聚合物基复合材料,通过计及颗粒团聚的影响,以及材料热物理性能随温度的演化,建立了一个考虑团聚影响的温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型。模型得到了实验数据的良好验证。研究成果为定量表征不同颗粒含量、不同温度下复合材料的拉伸断裂强度提供了一种有效途径,加深了对不同温度下团聚现象对复合材料力学性能影响的认识。

关键词： 摩擦因数   复合材料   冲压模具  

摘要： 冲压模具的镶件常用于形状复杂且不易加工的模具中,以替换模具中易损坏的部件。然而镶件会降低整体模具的强度,因此,提高镶件的耐磨性可以保证整体模具的强度。采用T4铝合金、H13钢和In-coloy800耐腐蚀镍合金三组板材试样进行了拉伸试验,研究不同材料类型对摩擦因数的影响。Incoloy800耐腐蚀镍合金和耐高温模具钢H13在整个夹紧力范围内的摩擦因数最小值,是在用复合材料制成的压块进行测试时观察到的。T4铝合金板材在复合材料试验夹紧测试中的摩擦因数最小,随着压力的增大,摩擦因数稳定在0.2左右。

关键词： 高性能纤维   复合材料   结构优化   制备工艺   力学性能  

摘要： 本文围绕“高性能纤维增强复合材料的结构优化与制备工艺研究”展开深入研究,通过对不同纤维增强材料的结构特性进行分析,明确了各种纤维在复合材料中的性能优劣。在此基础上,采用先进的计算方法对复合材料结构进行优化,以提高其整体性能。在制备工艺方面,结合先进的成型技术和树脂浸渍工艺,实现了对纤维增强复合材料的精准控制,确保材料在制备过程中达到优异的性能表现。研究结果表明,通过结构优化和精密制备工艺的有机结合,能够显著提升高性能纤维增强复合材料的力学性能和耐久性,为该类材料在工程领域的应用奠定了坚实基础。

关键词： 起吊板   碳纤维复合材料   铺层工艺   无损检测  

摘要： 文章以轨道交通车辆典型承载件起吊板作为研究对象,面对减重要求及制造成本的压力,提出一种碳纤维复合材料起吊板替代方案,从理论分析方法、成型工艺和试验验证等多方面进行了设计和改进优化,其中,为应对碳纤维复合材料平铺模压成型构件易开裂的问题,创新性地提出了0°环向缠绕与包覆铺设相结合的铺层工艺。对碳纤维复合材料起吊板进行无损检测和拉伸试验测试,最终结果显示,该起吊板完全满足承载要求,实现轻量化65%,抗拉伸性能明显增强。

关键词： 深冷循环   中子衍射   残余应力   有限元方法   代表性体积单元  

摘要： 铝基碳化硅(SiC/Al)复合材料因其高比模量、高比强度和良好尺寸稳定性等特点广泛应用于精密光学领域。SiC/Al复合材料热处理过程中产生的宏/微观残余应力是影响其尺寸稳定性的关键因素。为了阐明残余应力的降低方法和效果,提高精密光学零件的尺寸稳定性,本工作使用中子衍射和有限元模拟,分析了深冷循环处理对于体积分数为35%的SiC/6092Al复合材料在退火状态下宏微观残余应力的影响,研究了深冷循环次数、样品尺寸、增强相颗粒尺寸和深冷循环温度差等影响因素。结果表明,深冷循环能引起基体塑性应变,从而显著降低退火态SiC/Al复合材料的相应力,并且随着深冷循环次数的增加,单次循环相应力降低效果减弱。深冷循环导致的塑性应变集中在颗粒周围的基体,主要影响颗粒和周围基体的相应力大小,与样品尺寸无明显关联,并且深冷循环不增加退火态样品的宏观残余应力。复合材料多次深冷循环后的相应力降低量与SiC颗粒尺寸无关,并且,多次深冷循环对相应力的降低效果与深冷循环温度差关系较小,100~-196℃和200~-196℃进行多次深冷循环对相应力的改变十分接近。

关键词： 类玻璃高分子   二硫键   硅氧键   环氧树脂复合材料   碳纳米管  

摘要： 作为一类新兴的聚合物材料,类玻璃高分子(vitrimer)由于其交联网络中含有可动态交换的可逆共价键,可在外加刺激下展示出动态的特性而不影响交联网络的完整性,从而既具有热塑性材料的可加工性又具有热固性材料的交联结构,能够减少塑料废弃造成的环境污染和资源浪费,因而备受关注。为了有效改善因热固性环氧树脂不可回收而造成的环境问题,通过一锅法将硅氧键和二硫键引入环氧树脂交联网络,制备了一系列含双重动态共价键的多壁碳纳米管(MWCNTs)/vitrimer复合材料(EPGCSLx)。研究了MWCNTs不同掺杂量下材料的导电性、热力学性能、自修复性能、再加工和可降解性。结果表明,EPGCSL5(MWCNTs质量分数为5%)具有良好的导电性(电导率为2.09 S/m)和力学性能(拉伸强度为8.12 MPa,断裂伸长率为84.67%)。EPGCSL5还具有可再加工性、可降解性和光热性能,充分结合了vitrimer和环氧树脂复合材料的优点。此外,EPGCSL5被制备成人体运动传感器,证明了其作为运动传感器的应用潜力。

关键词： 钛基复合材料   TiB增强   高温   腐蚀行为  

摘要： 钛基复合材料因其优异的高温力学性能,在航空航天和海洋工程领域具有广泛的应用前景。但在高温含盐环境下服役时,会遭受热腐蚀,限制其应用。在钛基复合材料中添加TiB增强相,可进一步提高其高温强度和使用温度,在此基础上,研究其在高温盐环境下的热腐蚀行为和机制。研究了TiB增强钛基复合材料在973 K条件下热腐蚀30 h的腐蚀行为,测定了材料的热腐蚀质量变化,并采用X射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对材料热腐蚀后表面腐蚀产物、形貌以及截面结构进行分析。热腐蚀过程中,材料表面形成细丝状TiO2晶体、微裂纹以及颗粒状腐蚀产物等形貌。结果表明,随着TiB增强相体积分数的增加,材料表面氧化物膜层致密度增加,膜层中缺陷减少,表面腐蚀行为减轻,材料耐热腐蚀性提高。

关键词： 光催化降解   抗生素废水   动力学   降解机制  

摘要： 针对水体中β-内酰胺类抗生素污染愈发严重的问题,该研究以碱改性生物炭(PBC)为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_(2)/BC复合材料,利用其光催化降解性能处理阿莫西林(AMX)污染废水。通过BET和FTIR对制备材料进行表征,结果表明,负载TiO_(2)后,BET比表面积可以提高20.09倍,至110.87 m^(2)/g,复合材料表面存在大量的含氧官能团,可提高其光催化效率。基于吸附/降解实验,探究AMX分子的光催化动力学,以及该过程的降解机制,结果表明,生物炭是提高降解性能的理想载体,所制备的PBC与凝胶配比为1∶2的TiO_(2)/BC复合材料(TBC2)表现出较好的理化性质。Elovich动力学模型适用于模拟非均相吸附过程,TBC2处理废水过程中,2 h前以吸附作用为主,2 h后光催化降解为主要影响。光催化降解过程中,AMX分子被吸附于TBC2表面和孔隙内,为后续的自由基与非自由基降解反应创造了有利条件,且TBC2具有良好的重复利用性。该研究能够为处理β-内酰胺类抗生素废水提供一定的理论依据。