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关键词： 材料力学   小变形   几何分析   数学分析  

摘要： 小变形是材料力学最基本的概念之一。材料力学中众多的推理和演绎都是在小变形假设条件下完成的,若对概念的认识不清晰,会得到错误的结果。本文通过某超静定结构建立变形协调方程的过程中,将同一小变形假设应用于不同的几何关系却得到不同的变形协调方程的例子,指出了小变形假设使用中的误区所在,并进一步通过几何和数学分析辨析了小变形假设的本质、含义及应用条件,澄清误解,为今后类似小变形概念的应用提供了理论保证。

关键词： 高强中模碳纤维   复合材料   RTM工艺   力学性能   厚度  

摘要： 以国产T800单向帘子布U-8190为纤维增强体,AC520RTM液态成环氧树脂为树脂基体,采用RTM工艺制备了AC520RTM/U-8190复合材料。通过对AC520RTM/U-8190复合材料的内部质量、拉伸、压缩性能的研究,结果表明:采用RTM工艺成型的AC520RTM/U-8190复合材料纤维体积含量上限为68%,达到纤维体积分数上限后,内部会出现分层、密集孔隙或孔洞等缺陷。对于0°拉伸及开孔拉伸强度,随着纤维体积含量的上升,拉伸强度提高;对于0°压缩强度,将测试结果正则化处理,厚度对压缩强度基本没有影响;90°拉伸强度主要由树脂基体控制,受厚度影响较小,对于90°压缩及开孔压缩性能,厚度较大时,抗屈曲能力较好,承受压缩载荷能力较强。

关键词： 碳纤维单向布/网胎单元层   针刺   复合材料   工艺参数   力学性能  

摘要： 以碳纤维单向布/网胎针刺织物为增强体,以树脂为基体,制备碳纤维复合材料,探究针刺密度、针刺深度对其力学性能的影响。结果表明:拉伸性能随着针刺密度、针刺深度的增加,呈下降趋势,层间剪切性能呈先增后减趋势;针刺深度对拉伸性能、层间剪切性能影响比针刺密度的大;单向布/网胎叠层针刺复合材料在针刺密度25刺/cm2,针刺深度13 mm工艺参数下具有较优的综合力学性能,其面内拉伸性能为493 MPa,层间剪切性能为30 MPa。

关键词： 剑麻   高密度聚乙烯   协同改性   复合材料   相容性   力学性能  

摘要： 植物纤维和树脂的界面相容性差一直制约着天然纤维复合材料的发展和应用。分别对剑麻纤维(SF)进行了碱-偶联协同处理和碱-接枝协同处理,并利用双螺杆挤出机制备了SF/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。观察了剑麻纤维表面以及复合材料断面的微观形貌,表征了改性前后纤维基团的变化,研究了协同改性处理对剑麻纤维及其复合材料力学性能的影响。结果表明,碱-偶联协同处理的改性效果更好,剑麻纤维与HDPE的相容性得到明显改善,复合材料最大拉伸强度和弯曲强度相对于未改性纤维复合材料分别提高18.64%和20.25%。

关键词： 三维机织复合材料   三维机织预制体   细观结构   力学分析   数值模拟  

摘要： 三维机织复合材料具有结构可设计性强、复杂构件整体近净成型、冲击损伤容限高等优点,成为航空航天领域新材料研制关注的重点。近年来,三维机织复合材料的结构设计、细观建模、性能分析等得到了快速的发展,并取得了实质性成果。多轴向机织结构的开发,精细化建模研究,自动化连续生产是三维机织复合材料的发展趋势。本文介绍了典型的三维机织预制体的结构特点,对比分析了不同预制体结构的三维机织复合材料的准静态力学性能,回顾了三维机织复合材料的细观结构建模、理论分析和数值模拟等方面的研究进展,列举了三维机织复合材料在航空航天领域的典型应用,为三维机织复合材料应用研究提供参考。

关键词： 水泥基复合材料   SAP   力学性能   体积变形   微观结构  

摘要： 为探究高吸水性树脂(SAP)对水泥基复合材料力学性能及体积变形的影响,在优选原材料和基准配合比的基础上,设置4种掺量、2种掺入工艺,结合流动度、抗压强度、抗折强度、动弹性模量和干缩率等宏观测试方法进行了详细地研究,并从微观角度探讨了高吸水性树脂的影响机理。研究结果表明:在合理的掺量和掺入工艺下,SAP可以有效改善水泥基复合材料的综合性能。采用干掺工艺且掺量为0.2%时,28d抗压强度和抗折强度分别较基准组提高7.5%和9.4%,工作性能良好;干缩率也随着SAP掺量的增大而减小。微观测试表明,SAP释水可以提高内部湿度,促进水泥水化,其释水形成的孔隙有益于钙矾石的堆积生成,且释水越多堆积现象越显著,说明SAP可以起到很好的内养护的效果,有效提高水泥基复合材料的力学性能和体积稳定性。

关键词： 砂胶比   标准砂   纤维混凝土   弯曲性能   压缩性能  

摘要： 采用标准砂制作新型混杂纤维增强水泥基复合材料试件,研究砂胶比对于复合材料弯曲、压缩力学性能的影响。试验结果显示,对于不掺纤维的素砂浆,0.50砂胶比下试件的力学性能更好;对于单掺钢纤维砂浆,0.45和0.55砂胶比下试件的力学性能相似,高于0.50砂胶比下的力学性能;对于钢纤维-PVA纤维两掺纤维增强砂浆,0.45砂胶比下试件的力学性能较好;对于钢纤维-PVA纤维-碳酸钙晶须三掺纤维增强砂浆,0.55砂胶比下试件的力学性能较好。此结果表明,新型混杂纤维体系中由于引入微观纤维,不仅改善了传统混杂纤维体系的增强效果,还可提高骨料的用量,从而有利于节省胶凝材料和提高复合材料体积稳定性。

关键词： 接枝   界面相容剂   HDPE/WF复合材料   力学性能   吸水率  

摘要： 将高密度聚乙烯/木粉(HDPE/WF)复合材料熔融混合后制成,并研究了自合成相容剂高密度聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯多单体共聚物(HDPE-g-(MAH-co-St))的含量对HDPE/WF复合材料力学性能和吸水率的影响,并用FTIR、SEM、DMA对其接枝情况、断面形貌、动态力学性能进行表征。同时又与相容剂高密度聚乙烯接枝马来酸酐(HDPE-g-MAH)增容HDPE/WF复合材料的力学性能和吸水率进行对比。结果表明:当HDPE-g-(MAH-co-St)添加量为5份时,HDPE/WF复合材料的力学性能最佳,其中拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量较未添加相容剂时提高了44.62%、29.09%、50.05%、32.65%;较添加5份HDPE-g-MAH增容HDPE/WF复合材料时提高了43.12%、8.06%、64.93%、22.98%。当HDPE-g-(MAH-co-St)添加量为5份时,HDPE/WF复合材料的30天吸水率最佳,较未添加相容剂时提高了68.47%,较添加5份HDPE-g-MAH增容HDPE/WF复合材料时提高了34.63%。

关键词： 改性砒砂岩   抗压强度   碱激发   粉煤灰   矿粉  

摘要： 为了进一步优化砒砂岩改性技术,探讨激发剂及掺合料对砒砂岩的改性激发效果,利用多种碱性激发剂混合激发砒砂岩,通过抗压强度测试及扫描电镜观察,系统研究了粉煤灰、矿粉和激发剂掺量及养护龄期对改性砒砂岩强度的影响。试验结果表明:掺加矿粉对砒砂岩试件抗压强度的增强作用比掺加粉煤灰的更显著;改性砒砂岩试件抗压强度随激发剂掺量的增加而提高,激发剂掺量为3%时改性试件28 d抗压强度较未改性试件提高了477%;在激发剂掺量为3%、用水量为10%、矿粉掺量为40%时,改性试件28 d强度达18.16 MPa;试件抗压强度随龄期延长而增强,龄期对改性砒砂岩试件早期抗压强度影响显著,对28 d后的影响相对较小。

关键词： 竹粉   十六烷基三甲氧基硅烷   聚丙烯复合材料   力学性能  

摘要： 以天然竹纤维粉(BF)为原料,分别通过氢氧化钠和十六烷基三甲氧基硅烷(HTES)改性竹纤维,然后分别将天然和改性竹粉与聚丙烯(PP)复合挤出制备竹纤维增强PP复合材料。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)及水接触角(WCA)表征了天然竹粉和改性竹粉的表面化学结构及亲疏水性能;研究了添加5%的竹粉时PP复合材料力学性能。结果表明,硅烷偶联剂成功接枝到竹纤维表面,竹粉WCA由26.4°提高到107.8°;热变形实验结果显示添加未改性竹粉后,纯PP的热变形温度由78.3℃降到74℃,但是添加HTES改性竹粉后,PP复合材料的热变形温度提高到86.9℃,另外,与未改性竹粉相比,HTES改性竹粉能够显著提高PP的拉伸强度、冲击强度及弯曲模量。