舒明杰
,
祖磊
,
王继辉
,
李书欣
,
邵琛
,
丁安心
玻璃钢/复合材料
与传统金属材料不同,玻璃纤维/树脂基复合材料的结构性能参数离散度较大,直接选用结构测试的平均值作为计算参数的可靠度不高.因此,复合材料结构特性研究在设计中的应用越来越重要,设计时必须使用经统计处理后的强度性能.本文概述了复合材料A/B基准值的计算方法,比较了两种方法计算复合材料A/B基准值的精确度;分析了玻璃纤维/树脂基复合材料结构性能参数的影响因素.结果表明,随着样本容量的增大,复合材料A/B基准值的准确度越高,采用正态分布比采用Weibull分布更容易获得较高的B基准值.样本离散性越大,B基准值保持率越小.
关键词:
复合材料
,
玻璃纤维
,
A/B基准值
,
正态分布
,
离散系数
祖磊
,
胡海晓
,
王继辉
,
李书欣
玻璃钢/复合材料
由于树脂基复合材料层合板对冲击作用比较敏感,因此,在使用过程中受到低能冲击时,极易产生不可见损伤,造成复合材料在强度和刚度上的损失,严重威胁结构的安全使用性.本文借助四点弯曲实验分别对五种不同铺层的乙烯基树脂/玻纤复合材料拐角在不同能量冲击后的弯曲刚废衰减进行了测试,讨论了不同铺层和冲击能量对复合材料拐角抗冲性能的影响.研究结果表明,随着冲击能量的增加,冲击损伤越明显,剩余弯曲刚度越低,各种铺层冲击破坏面积与刚度下降呈现基本一致的趋势;相邻铺层的铖层角相差越小,复合材料拐角的弯曲刚度越大,冲击后弯曲刚度损耗越小,[45°/0°/-45°/90°]铺层的冲击后刚度损失率最低,正交铺层的试样组抗冲击性能最差.
关键词:
复合材料
,
拐角
,
冲击损伤
,
弯曲刚度
穆建桥
,
祖磊
,
王继辉
,
李书欣
,
周吉
,
汪准
玻璃钢/复合材料
作为典型非轴对称回转体构件,复合材料方管在缠绕过程中要求满足稳定缠绕和均匀布满两个工艺条件.基于解析几何,分析方管缠绕丝嘴与芯模的空间关系,推导丝嘴运动轨迹方程,提出基于不滑线理论的方管小角度测地线缠绕设计方法;建立方管测地线周期缠绕理论,分析从不同起始点缠绕的实际误差;设计方管缠绕线型,并应用于实际缠绕,得到其小角度缠绕的一般绕线方程.结果表明,本文提出的方管小角度测地线缠绕理论正确,线型设计方法可靠,得到的丝嘴运动方程合理、精确,能很好地满足复合材料方管缠绕的基本原理和工艺要求.
关键词:
复合材料
,
纤维缠绕
,
方管
,
小角度测地线
,
稳定缠绕
祖磊
,
王继辉
,
李书欣
,
汪准
玻璃钢/复合材料
本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究.采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强.
关键词:
复合材料
,
碳纤维全缠绕气瓶
,
铝合金内衬
,
有限元分析
,
爆破压强
郭聪聪
,
冀运东
,
李书欣
,
王继辉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150911.004
为开发一种满足航空环境要求的新型环氧胶衣,首先,研究了不同分子量、不同含量的聚乙二醇(PEG)改性环氧胶衣在室温下的冲击韧性及冲击断面形貌;然后,采用一种简单温度冲击试样模型,着重研究了PEG改性环氧胶衣在温度冲击(-50℃/30 min+90℃/30 min)下的开裂性能,并通过分析热膨胀及储能模量等的变化趋势对其进行了验证.结果表明:5wt％ PEG-1000改性环氧胶衣的冲击强度比未改性环氧胶衣的提高了31.8％,达到最高值4.97 kJ·m-2;PEG-1000和PEG-2000改性环氧胶衣的冲击断面呈现出更明显的塑性变形形貌,胶衣的冲击韧性得到提高;15wt％ PEG-400改性环氧胶衣在温度冲击下的宏观初始开裂性能达到最佳,平均初始开裂需要进行10.4次循环;改性环氧胶衣的耐开裂扩散性能基本上随着PEG分子量和含量的增加而提高,但裂纹宽度也会随PEG分子量的增加而扩大.
关键词:
聚乙二醇
,
环氧树脂
,
胶衣
,
冲击韧性
,
温度冲击
,
开裂
祖磊
,
穆建桥
,
王继辉
,
李书欣
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160112.003
为较好地满足纤维轨迹路径的稳定与均布，与传统测地线缠绕模式不同，提出了非测地线纤维缠绕压力容器的纤维线型方程，给出了非测地线型模式和缠绕参数的最优化设计方法，分析了环形缠绕机芯模和丝嘴的相对缠绕速比，结合均匀布满条件对优化线型进行了调整。将计算机仿真技术应用到环形容器的缠绕线型设计与验证中，研究了CAD系统各组成模块的功能及实现方法，对非测地线缠绕成型进行了计算机图形仿真与检验。结果表明：设计得到的非测地线满足缠绕工艺的基本要求；采用最优化的非测地线模式进行缠绕，可使非测地线缠绕角集中在筒形压力容器的最佳缠绕角55°附近，有效提高了压力容器的结构承载性能。
关键词:
复合材料
,
纤维缠绕
,
压力容器
,
非测地线
,
线型设计
丁安心
,
李书欣
,
倪爱清
,
王继辉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20170105.001
固化变形和残余应力给复合材料的应用带来威胁,准确的预测固化变形和残余应力可以为复合材料的结构和工艺设计提供调整依据,减小固化变形和残余应力.数值模拟方法因其简单、预测精度高而被广泛采用.本文主要介绍了复合材料固化变形和残余应力数值模拟流程中包含的热传导-固化模块、流动压实模块和应力变形模块.重点详述了应力变形模块中本构方程和模型-构件之间相互作用力研究的最新发展,为固化变形和残余应力预测提供方向和参考.简要讨论当前复合材料固化变形和残余应力预测的主要发展方向.
关键词:
残余应力
,
固化变形
,
数值模拟
,
本构关系
,
压实
,
模具-构件相互作用力
张江涛
,
尚云东
,
张梅
,
刘立胜
,
翟鹏程
,
李书欣
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160823.002
通过对复合材料固化度和温度相关黏弹性本构方程的分析,定义一个能综合反映固化度和温度等对复合材料黏弹性性能影响的无量纲参数Dem.当参数Dem都大于10-2时,复合材料基体处于流动状态;当参数Dem都小于10-2时,复合材料为弹性状态;仅当部分参数Dem小于10-2而大于10-2时,复合材料处于黏弹性状态.以AS4纤维/3501-6树脂复合材料为例,基于对其参数Dem在典型固化工艺过程中的演化,研究该复合材料黏弹性性能的发展过程,发现基于参数Dem分析得到的凝胶点时间与实验结果一致.根据复合材料黏弹性性能对残余应力发展的影响,将复合材料残余应力计算分为流动阶段和黏弹性阶段,并建立了相应的状态相关黏弹性本构模型.最后通过与原始模型预测结果的比较验证了提出的本构模型,表明本文提出的计算方法与原始黏弹性本构模型计算结果一致,但大大降低了计算所需的时间和存储空间.
关键词:
聚合物基复合材料
,
固化
,
黏弹性
,
数值分析
,
残余应力
舒明杰
,
祖磊
,
王继辉
,
李书欣
,
吴维清
,
胡海晓
玻璃钢/复合材料
纤维缠绕压力容器加卸载后的残余变形趋势研究,对提高制品的尺寸稳定性及满足压力容器的合格性认证均有重要指导意义.分析了钛内衬材料性能参数对纤维缠绕压力容器轴向残余变形趋势的影响.针对等张力缠绕压力容器,采用变角度、变厚度的精细化建模方法,建立了碳纤维螺旋加环向缠绕压力容器的筒身和封头段模型.测试了钛内衬材料在不同屈服强度下的力学性能曲线,并利用有限元模型分析了不同材料性能参数所对应的压力容器加卸载后的轴向残余变形.结果表明,经过给定的加卸载过程后,纤维缠绕压力容器总体沿轴向缩短;并且,钛内衬材料屈服强度的改变对容器轴向残余变形量有着显著的影响.
关键词:
复合材料
,
纤维缠绕
,
压力容器
,
屈服强度
,
残余变形
杨喜
,
李书欣
,
王继辉
,
胡海晓
玻璃钢/复合材料
树脂固化过程中的化学收缩会使复合材料产生缺陷,而这些缺陷会极大降低复合材料的性能.本文在选用传统毛细管膨胀计的基础上通过添加一个对照瓶以及选用PE袋的做法,找到了一种快捷、高效、高精度、高适用性的化学收缩测试方法.通过建立化学收缩与固化度之间的联系,证实了化学收缩独立于温度和时间,仅与固化度呈现一种双线性关系.总体来看在固化度0.28(初步凝胶点)左右直线斜率发生变化,直线前半段斜率约为42.54,后半段斜率约为64.63,树脂完全固化时总的化学收缩率为7.55％.研究表明,上纬2511-1A/BS树脂体系凝胶后化学收缩率远大于凝胶前的化学收缩率.
关键词:
化学收缩
,
固化度
,
毛细管膨胀计
,
环氧树脂
