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为了提高复合材料缠绕压力容器缠绕工艺效率及优化缠绕过程,研究并设计了复合材料缠绕压力容器缠绕过程的模拟软件.模拟软件主要包括两个模块:缠绕设计模块和模拟模块.模拟模块中,通过在几何空间和色彩空间,描述纤维缠绕压力容器成型工艺的芯模、落纱点、悬纱、丝头的运动规律和运动轨迹,形成动态画面,直观地反映出缠绕过程中落纱、纱线排布、悬纱、芯模和丝头运动以及线形变化,显示出纤维缠绕成型的全部过程.该模拟软件的建立,有利于加深对复合材料缠绕压力容器缠绕工艺过程的理解.

关键词: 复合材料 , 缠绕工艺 , 运动规律 , 动态合成 , 模拟

碳纤维复合材料补强混凝土界面温度应力分析

黄龙男 , 李地红 , 张东兴 , 福泽公夫

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2005.02.013

碳纤维片材的热膨胀系数与混凝土的热膨胀系数相差很大,因而,在环境温差作用下,补强碳纤维片材和混凝土界面处将产生界面温度应力.正确地分析界面温度应力,揭示界面温度应力的变化规律,对补强结构设计和安全评价具有重要意义.建立了碳纤维片材补强混凝土梁的界面温度应力定量计算公式,并通过实验测试验证了定量分析理论的合理性.研究结果表明:界面温度应力分布及大小与补强复合材料的刚度和作用温差有较大关系,与基底混凝土的刚度关系不大.

关键词: 碳纤维复合材料补强混凝土 , 温差 , 热膨胀系数 , 界面温度应力

玻璃钢在盐雾环境中腐蚀机制和性能演变规律的试验研究

刘观政 , 李地红 , 黄力刚 , 张东兴 , 蒋竞 , 张宠

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2008.01.009

本文在总结复合材料在海洋的盐雾环境中使用的材料腐蚀理论基础上,分析复合材料发生腐蚀的主要形式和历程,模拟自然环境试验设计不同盐雾温度、不同老化时间下的加速老化试验,通过材料表面形貌、玻璃化转变温度、微观结构的变化来评价玻璃钢在盐雾中的腐蚀性能,着重分析温度、时间对材料腐蚀性能的影响规律;根据中值老化寿命和剩余强度之间的关系式,建立了加速寿命规律模型和寿命预测模型;根据试验中玻璃钢力学性能随老化时间的衰减多数情况下具有一致的规律性,建立了盐雾环境中玻璃钢力学性能随老化时间的衰减三线型模型.试验结果表明,在盐雾环境中,玻璃钢除了可见的外观发生变化外,其玻璃化转变温度、表面巴氏硬度、拉伸强度和弯曲强度均呈现下降趋势,并且随温度的提高和腐蚀时间的延长,性能下降会进一步加大;中值老化寿命和剩余强度之间的关系式能比较好地描述聚合物基复合材料自然老化规律和加速老化规律,力学性能随老化时间的衰减三线型模型能够直观的反映玻璃钢在盐雾环境中加速老化的各个阶段.

关键词: 玻璃钢 , 海洋环境 , 腐蚀 , 加速老化试验

SW901环氧乙烯基复合材料的耐海水腐蚀性能研究

谢晶 , 李地红 , 于漠南 , 吕海宝 , 张东兴

材料科学与工艺

以玻璃纤维增强复合材料的腐蚀理论为基础,模拟海水环境,研究环氧乙烯基不饱和聚酯树脂（901树脂）浇铸体和GFRP的吸湿特性,对GFRP在不同介质盐度下拉伸性能、弯曲性能、抗冲击性能和巴士硬度的演变规律进行试验探索,通过扫描电镜观察分析了材料表观状况、微观结构的变化,并在湿热环境下研究基体与纤维之间膨胀系数不匹配和复合材料层间剪切性能.试验结果表明,GFRP的吸湿呈现＂两阶段吸湿＂规律;拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和巴士硬度均呈现总体下降但有起伏的趋势;断口形貌分析表明,GFRP腐蚀后基体和纤维均呈现脆性断裂形式.

关键词: 环氧乙烯基 , GFRP , 海水环境 , 腐蚀

复合芯材夹芯结构成型工艺研究

张剑 , 李地红 , 李兴冀 , 黄龙男 , 张东兴

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.01.019

为了改善复合材料夹芯结构中芯材与面板界面结合强度,研制了一种新型夹芯结构,印复合材料柱/泡沫塑料复合芯材夹芯结构.该结构中用过渡层取代胶结层,使芯材和面板为一体,芯材由泡沫塑料和柱结构组成,其中柱结构是与面板同材质的纤维增强复合材料.通过该夹芯结构的芯材结构设计、加工工具的设计、加工工艺设计,使增强材料在法向上植入芯材中,并与上下面板的增强材料连通.由于在同一个工艺过程中固化成型,构成一个整体,没有界面,从根本上改善了面板与芯材之间粘接性能薄弱问题.试验结果表明,该结构具有较高的抗层间剪切、抗平压、抗剥离及抗疲劳性能.

关键词: 复合芯材 , 夹芯结构 , 过渡层 , 复合材料

碳纤维/环氧树脂层压板孔隙率及力学性能的试验表征

张阿樱 , 张东兴 , 朱洪艳 , 李地红 , 肖海英 , 贾近

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2011.01.006

采用超声C扫描、显微镜分析及图像分析软件对层压板的孔隙含量、分布、形状及尺寸进行了定量表征,分析了孔隙率对纵向拉伸强度、压缩强度和层间剪切强度的影响规律.结果表明,铺层方式影响孔隙的分布;对于两种铺层形式的层压板,孔隙等效直径和纵横比都随孔隙率的增加而增加;随着固化压力的不断减小,孔隙率不断增大,层间剪切强度、纵向拉伸强度和压缩强度不断下降,且铺层方式影响纵向拉伸模量变化.

关键词: 碳纤维 , 复合材料 , 孔隙率 , 形貌 , 力学性能

碳纤维/环氧树脂层压板疲劳性能研究进展

张阿樱 , 张东兴 , 李地红 , 杨蕤 , 肖海英 , 贾近

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.06.017

介绍了碳纤维/环氧树脂层压板的疲劳机理、复合材料界面的疲劳研究及疲劳性能的影响因素,总结了疲劳寿命预测研究及有限元数值模拟等方面的研究进展,并对复合材料疲劳性能方面进一步的研究进行了展望.

关键词: 碳纤维 , 复合材料 , 疲劳性能 , 数值模拟

碳纤维/环氧树脂层压板的孔隙问题

张阿樱 , 张东兴 , 李地红 , 肖海英 , 贾近

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.03.005

总结了国内外关于碳纤维/环氧树脂层压板孔隙的形成机理、检测方法、影响因素及孔隙对复合材料力学性能的影响.结果表明,孔隙对复合材料层合板的强度和疲劳寿命有不利影响,并且孔隙对水的渗透和环境因素非常敏感,孔隙的存在促进了水分的吸收,且吸湿可导致材料强度下降.提出湿热环境下孔隙对复合材料性能影响是未来研究方向之一.

关键词: 碳纤维 , 复合材料 , 孔隙 , 力学性能

碳/环氧复合材料层压板孔隙的形态研究

朱洪艳 , 李地红 , 张东兴 , 吴宝昌 , 陈玉勇

材料科学与工艺

为深刻了解铺层为[(±45)4/(0,90)/(±45)2]s和[(±45)/04/(0,90)/02]s层压板内孔隙的尺寸、形状及分布情况,通过改变固化压力产生不同孔隙率,采用显微图像分析方法对复合材料层压板厚度方向内孔隙的形态进行了观察,并利用图像分析软件对孔隙的形状和尺寸进行了统计分析.研究表明,对于铺层为[(±45)4/(0,90)/(±45)2]s层压板,孔隙大多出现在层间树脂富集的地方,且孔隙均会沿层间发展;对于铺层为[(±45)/04/(0,90)/02]s层压板,孔隙率较小时孔隙主要出现在层间,而当孔隙率较大时孔隙开始在层内出现,且纵横比较小.对于这两种铺层,孔隙的长度、面积和纵横比均随着孔隙率的增加而增加.

关键词: 聚合物基复合材料 , 孔隙 , 形态 , 图像分析