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： 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： 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.

关键词： 激光超声   增材制造   复合材料   成像检测  

摘要： 为进一步提高复合材料零件的缺陷检测,利用激光超声波检测的非接触、非破坏性等特性,对增材制造复合材料的缺陷孔洞进行检测,利用Q开关脉冲激光在Ti-6Al-4V合金零件的顶面产生超声波,并利用激光多普勒测振仪(LDV)检测超声波。实验结果表明,孔缺陷的存在极大地影响超声波的振幅。瑞利波的峰值随着内孔直径的增大而减小。激光超声波检测系统可以实现亚毫米级的分辨率检测,可以检测到较小尺寸的缺陷,且可以清晰地识别出直径为0.8mm、1.0mm和2.0mm的内部孔缺陷的位置和大小。

关键词： 双酚M氰酸酯树脂   双酚A氰酸酯树脂   热熔法预浸料   介电   吸湿   复合材料  

摘要： 本文以双酚M氰酸酯树脂为原料,采用氰酸酯单体预聚,并引入乙酰丙酮铜和壬基酚作为催化剂的方法,制备了热熔法预浸料用树脂(CM01)。研究了树脂的工艺性能和固化物的介电、吸湿、热机械、力学性能,并与同等条件下采用双酚A氰酸酯树脂制备的热熔法预浸料用树脂(CA01)进行对比。结果表明,CM01树脂具有良好的加工流动性,适用于制备热熔法预浸料,制成的预浸料高温加压窗口宽,适用于复合材料成型。CM01树脂固化物具有优异的介电性能和吸湿性能,在7~15 GHz频率范围内,其介电常数为2.78~2.80,介电损耗角正切为0.00453~0.00511,而CA01树脂固化物的介电常数为2.99~3.01,介电损耗角正切为0.0108~0.0123;CM01树脂固化物的饱和吸水率为0.85%,比CA01树脂固化物的饱和吸水率低60%。CM01树脂固化物具有较好的耐热性能和力学性能,玻璃化转变温度Tg为198.1℃,拉伸强度和拉伸模量分别为66.51 MPa、3.06 GPa,断裂伸长率为2.39%,弯曲强度和弯曲模量分别为134.45 MPa、3.09 GPa。

关键词： 玻璃纤维增强复合材料   活性粉末混凝土   抗弯承载能力   抗剪承载能力   配筋率  

摘要： 为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-活性粉末混凝土(RPC)组合构件抗弯承载力和抗剪承载力的计算方法,对GFRP-RPC组合构件进行了静载试验研究.通过比较GFRP-RPC组合构件试验数据,根据材料本构关系和平截面假定,给出了组合构件抗弯承载力以及最小配筋率和最大配筋率的计算方法.对比试验和现有规范,给出了GFRP-RPC组合构件在受弯承载过程中3个阶段的抗弯承载力计算公式以及GFRP-RPC组合构件抗剪承载力计算公式,研究了GFRP-RPC组合受弯构件的最小和最大配筋率.研究结果表明,采用该文提出的抗剪公式得到的理论计算结果,与试验数据吻合较好,两者之间的相对误差控制在8.9%以内.该文开展的相关研究工作,可为GFRP-RPC组合结构的实际工程设计提供理论依据.

关键词： 环氧树脂   复合材料   导电填料   导电网络  

摘要： 环氧树脂介电常数低、电导率差,在材料服役过程会产生静电聚集和放电的问题。文章简要介绍导电环氧树脂复合材料,从填料共混型和导电网络结构型这两种导电组分的存在状态综述导电环氧树脂复合材料,从金属填料、碳系填料、导电聚合物填料和MXene填料几个方面总结不同类型的导电环氧树脂复合材料填料,从真空浸渍的导电结构和复合泡沫结构总结不同类型的导电网络结构,阐述不同导电环氧树脂复合材料的制备方式,并展望导电环氧树脂复合材料的挑战和发展。

关键词： 凹凸棒土   生物炭   聚丙烯酰胺   土壤改良   田间试验   保水保肥  

摘要： 长期的露天采矿导致矿区土壤常出现抗侵蚀能力降低、水土和氮磷流失等问题。以江苏省盱眙县黄泥山矿区土壤水肥保持特性为研究对象,制备凹凸棒土基复合材料,通过土柱淋溶试验确定最佳PAM(聚丙烯酰胺)添加量、NaOH浸渍浓度、ATP(凹凸棒土)与BC(生物炭)配比及施用量,并开展田间试验。结果表明,在PAM添加量为0.1%,NaOH浸渍浓度为0.5 mol/L,ATP/BC用量比为1∶2,ATP、BC添加总量为40 g/kg时,该复合材料保肥性能最佳,与未施用保肥材料的空白组相比矿区土壤氮淋失减少了78.40%,磷淋失减少了59.52%;土壤保水性及有机质、铵态氮、有效磷、速效钾含量较未施用分别提升了59.50%、673.88%、98.23%、92.77%、199.80%;田间试验结果表明,在上述最优组合下,试验田土壤有机质、铵态氮、有效磷、速效钾含量较CK分别提升了613.25%、91.61%、78.40%、181.55%;高羊茅株高、根长、地上生物量、地下生物量较CK分别增加60.43%、77.49%、40.22%、31.82%,二月兰株高、根长、地上生物量、地下生物量较CK分别增加88.17%、44.40%、114.24%、89.22%。因此本研究制备的凹凸棒土基复合材料对提升矿区土壤的保水保肥能力与促进植株生长方面均具有良好效果。

关键词： Co_(x)Se_(y)/Co_(3)S_(4)纳米复合材料   电化学储能   超级电容器   串联   并联  

摘要： 因硫族化合物作为超级电容器电极材料具有电容性能高、循环寿命长等优点,研究制备了Co_(x)Se_(y)/Co_(3)S_(4)纳米复合材料并系统地探究了其电化学性能。作为超级电容器电极材料,Co_(x)Se_(y)/Co_(3)S_(4)纳米复合材料在1 mA·cm^(-2)的电流密度下,面积比电容可达到7 161.4 mF·cm^(-2);组装的Co_(x)Se_(y)/Co_(3)S_(4)/NF//AC(NF为泡沫镍,AC为活性炭)非对称超级电容器,在2.5 mA·cm^(-2)的电流密度下,面积比电容为1 989.1 mF·cm^(-2);组装的Co_(x)Se_(y)/Co_(3)S_(4)/NF//AC固态电解质超级电容器,在15 mA·cm^(-2)的电流密度下,面积比电容为1 746.2 mF·cm^(-2);而且串联器件表现出了典型的电压放大特征,并联器件表现出典型的电容放大的特征。总之,研究不仅展现了Co_(x)Se_(y)/Co_(3)S_(4)纳米复合材料在电化学储能领域的应用潜力,也为构筑新型电化学储能材料提供了新的途径。

关键词： 还原氧化石墨烯   聚氨酯   电学性能   力学性能   力敏性能   热学性能  

摘要： 为了利用熔融沉积成型(FDM)3D打印技术构建热塑性聚氨酯(TPU)基柔性电路,采用工业级氧化石墨烯(GO)为导电填料、TPU为柔性基体制备适用于FDM 3D打印的柔性导电线材。为了提高GO的导电性能,采用高温对GO进行了热还原制备了还原氧化石墨烯(RGO)。通过溶液共混法,制备了RGO/TPU柔性导电复合材料,探讨了RGO掺入量对RGO/TPU柔性复合材料导电性能、力学性能、力敏性能以及热学性能的影响规律。结果表明,当RGO的质量分数为12%时,复合材料的电学性能显著提高,接近半导体材料电阻范围;同时,RGO的掺入能明显地提高TPU柔性复合材料的拉伸弹性模量,当RGO的质量分数达到12%时,材料的拉伸弹性模量达到56.36 MPa,是纯TPU的近16倍,但随着RGO掺入量的增加,柔性复合材料的断裂伸长率与拉伸断裂强度下降明显。应变为130%时,RGO质量分数为10%和12%的线材电阻变化率分别仅为53.5%和48.4%,灵敏度系数仅为0.41和0.38。在TPU基体中加入RGO,可以使TPU的结晶温度大幅度提升。然而当RGO质量分数达到8%后,TPU结晶温度出现下降趋势。