復(fù)合材料的界面及界面優(yōu)化設(shè)計(jì)

復(fù)合材料的界面處理技術(shù)

主要研究帶鈦合金連接頭硼／鋁復(fù)合材料管構(gòu)件中ｂ－ａｌ－ｔｉ間的界面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，研究表明，在復(fù)合工藝條件下，硼－鋁界面附近沒(méi)有檢測(cè)到任何鋁－硼化合物，而鈦－鋁間形成ｔｉａｌ有序金屬間化合物相，實(shí)驗(yàn)證明，硼／鋁復(fù)合材料與鋁合金端環(huán)之間采用的固結(jié)方法是有效的，且可按照受載類型隨意調(diào)整斜面搭接長(zhǎng)度，達(dá)到承受不同載荷的目的。

復(fù)合材料界面研究進(jìn)展_曾美琴

銅鋁層狀復(fù)合材料由于自身的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)研究領(lǐng)域。基于此,本研究在概述銅鋁層狀復(fù)合材料相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,對(duì)銅鋁層狀復(fù)合材料的界面性能以及深加工形成性能的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié),并分析了研究中存在的不足,以希望為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供方向。

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)能夠很好地發(fā)揮纖維增強(qiáng)復(fù)合材料單向力學(xué)強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。本文研究了復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化及尺寸優(yōu)化方法,以空間機(jī)械臂為背景,利用有限元分析軟件對(duì)空間機(jī)械臂桿進(jìn)行優(yōu)化。首先,利用拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行概念設(shè)計(jì),優(yōu)化出結(jié)構(gòu)中的基本桿件;其次,利用尺寸優(yōu)化確定各桿件的具體尺寸。最后優(yōu)化出的十六邊形點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)的層合管進(jìn)行相比,結(jié)構(gòu)減重效果明顯,對(duì)復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究具有一定的參考價(jià)值。

為了減小火箭發(fā)射時(shí)的起始擾動(dòng),該文對(duì)復(fù)合材料定向管的剛度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立了復(fù)合材料定向管的有限元參數(shù)化計(jì)算模型。采用多島遺傳算法和序列二次規(guī)劃法相結(jié)合的優(yōu)化策略。將復(fù)合材料定向管有限元參數(shù)化模態(tài)計(jì)算模型集成在多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件isight中,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化流程自動(dòng)進(jìn)行。以定向管支撐約束位置為設(shè)計(jì)變量,以定向管基頻最大值為目標(biāo)函數(shù),對(duì)定向管剛度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明:優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果使復(fù)合材料定向管的一階固有頻率提高了29%,有效減小了火箭發(fā)射時(shí)定向管口的起始振動(dòng)。

采用遺傳算法在總體屈曲約束條件下對(duì)復(fù)合材料格柵加筋板進(jìn)行布局優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用一種參數(shù)化的平鋪等效剛度計(jì)算方法,用于分析格柵加筋板的總體屈曲。最后通過(guò)有限元分析對(duì)優(yōu)化結(jié)果的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。設(shè)計(jì)變量為軸向和橫向的筋條間距、筋條高度和厚度,筋條的布局。該方法適用于在給定板的全部可選尺寸參數(shù),面內(nèi)設(shè)計(jì)載荷,邊界條件,材料屬性條件下,對(duì)復(fù)合材料格柵加筋板進(jìn)行質(zhì)量最輕的布局優(yōu)化。

石墨烯鋁基復(fù)合材料的界面反應(yīng)研究 陳長(zhǎng)科1＊，張海平2，馬冰1，李炯利2，王旭東21新疆眾和股份有限公司，新疆烏魯木齊 【摘要】摘要石墨烯具有極其優(yōu)異的力學(xué)性能，是理想的復(fù)合材料增強(qiáng)體。本文以商業(yè)純鋁為基 體，石墨烯為增強(qiáng)相，通過(guò)超聲混合法制備石墨烯-al復(fù)合粉末，通過(guò)真空熱壓燒結(jié)制備石墨烯- al復(fù)合材料，通過(guò)掃描電鏡(sem)、差熱分析(dsc)、x-射線衍射分析(xrd)、顯微硬度計(jì)表征了材 料的宏觀形貌、微觀形貌、反應(yīng)溫度、相組成和顯微硬度等。結(jié)果表明：石墨烯和al在400℃時(shí)便 開始發(fā)生反應(yīng)，但在600℃以下時(shí)，兩者反應(yīng)速度較慢，在al熔點(diǎn)以上時(shí)，石墨烯和al反應(yīng)速度明 顯增加，石墨烯和al反應(yīng)生成al4c3；少量的al4c3可以增強(qiáng)石墨烯和al基體的結(jié)合力，有利于提高 材料的力學(xué)性能，但是大量脆性al4c3生成時(shí)，材料的力

從碳纖維、樹脂基體、界面3個(gè)層次對(duì)碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的界面研究進(jìn)行了綜述,重點(diǎn)介紹了碳纖維表面特性表征及改性方法、樹脂基體特性及改性方法和界面分析表征手段,由此提出了纖維/樹脂界面的研究路線,簡(jiǎn)要分析了復(fù)合材料界面研究的前景與趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)纖維/樹脂界面的良好匹配,充分發(fā)揮碳纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì),需完善界面表征手段、明確界面微觀性能與復(fù)合材料宏觀性能的關(guān)系、深化研究界面對(duì)復(fù)合材料濕熱性能及失效模式的影響等。

將增強(qiáng)顆粒與基體均視為彈性體，采用彈性接觸模型與邊界元素法，對(duì)界面分離顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的彈性常數(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)數(shù)值分析，揭示了界面分離顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的彈性常數(shù)的基本特征。文中所述完整界面與完全分離界面模型，分別提供了具有非完整界面顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的彈性模量之上、下界限。

采用端羧基液體聚酯橡膠改性環(huán)氧樹脂e51制備了一種界面偶聯(lián)劑,用來(lái)提高碳纖維復(fù)合材料的界面性能。通過(guò)性能測(cè)試,研究偶聯(lián)劑對(duì)力學(xué)性能的影響。通過(guò)xps、dsc和tg分析方法,研究了偶聯(lián)劑對(duì)復(fù)合材料界面官能團(tuán)變化、微觀形貌、體系的固化行為及耐熱性能的影響。性能測(cè)試結(jié)果表明偶聯(lián)劑可顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。xps分析結(jié)果表明加入偶聯(lián)劑的碳纖維表面與偶聯(lián)劑發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),sem研究表明加入偶聯(lián)劑的復(fù)合材料界面粘接性能得到顯著提高。dsc和tg結(jié)果表明體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為106℃,在350℃時(shí)熱失重約4.6%。

hansjournalofnanotechnology納米技術(shù),2017,7(3),66-73 publishedonlineaugust2017inhans.http://www.hanspub.org/journal/nat https://doi.org/10.12677/nat.2017.73008 文章引用:陳長(zhǎng)科,張海平,馬冰,李炯利,王旭東.石墨烯鋁基復(fù)合材料的界面反應(yīng)研究[j].納米技術(shù),2017,7(3): 66-73.doi:10.12677/nat.2017.73008 studyoninterfacereactionof aluminum-matrixcomposite reinforcedbygraphene changkechen1*,haipingzhang2

采用二輥開煉和壓制成型的方法,以馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯(mape)、馬來(lái)酸酐(mah)和(或)過(guò)氧化二異丙苯(dcp)處理木粉制備高密度聚乙烯(hdpe)基木塑復(fù)合材料(wpc),考察了幾種方法對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能及加工性能的影響,并借助掃描電子顯微鏡(sem)對(duì)復(fù)合材料界面進(jìn)行了形貌分析。結(jié)果表明:mah和dcp共同改性hdpe基wpc,在改善復(fù)合材料界面相容性的同時(shí)也提高了基體強(qiáng)度,材料綜合性能最佳。

應(yīng)用細(xì)觀力學(xué)理論研究顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料界面損傷問(wèn)題，分析顆粒界面局部開裂與均勻開裂同時(shí)存在時(shí)材料彈性性能的改變，討論損傷顆粒形狀對(duì)材料有效彈性模量的影響。所有分析結(jié)果均以顯式給出，以便于研究者參考及工程應(yīng)用。

應(yīng)用陽(yáng)極氧化法對(duì)m-40高模量碳纖維進(jìn)行表面改性,在酚醛環(huán)氧樹脂中加入qy891-i型雙馬來(lái)酰亞胺樹脂進(jìn)行基體改性。測(cè)定了幾種不同體系的m-40/酚醛環(huán)氧合材料在室溫和高溫的層間剪切強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度,并用sem觀察分析了剪切和沖擊斷口形貌。結(jié)果表明,纖維和基體同時(shí)改性的復(fù)合材料不僅具有較高的界面強(qiáng)度,而且具有較好的沖擊韌性。

復(fù)合材料拔出試件界面端奇異性應(yīng)力場(chǎng)分析 作者：嵇醒，鄭百林，戴瑛 作者單位：同濟(jì)大學(xué)工程力學(xué)與技術(shù)系(上海) 本文鏈接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/conference_94955.aspx

采用esca、ir等研究了玻璃鱗片表面改性前后表面的變化,分別用sem、鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)和電子萬(wàn)能測(cè)試機(jī)研究了復(fù)合材料的界面、抗?jié)B透性和力學(xué)性能。結(jié)果表明:玻璃鱗片表面經(jīng)改性后形成了一層有機(jī)物分子層,優(yōu)化了玻璃鱗片與環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合,提高了復(fù)合材料的抗?jié)B透性和力學(xué)性能。

提高植物纖維與聚合物基體間的相容性是木塑復(fù)合材料(wpc)獲得較好力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。針對(duì)國(guó)內(nèi)外wpc的研發(fā)現(xiàn)狀,文章主要從植物纖維和聚合物基體間的界面相容性入手,著重介紹了植物纖維改性、添加改性劑以及多種改性方法復(fù)合使用這三類方法對(duì)復(fù)合材料的改性效果。

采用真空鑄滲工藝制備了wc/cr15鋼基表面復(fù)合材料,研究了在預(yù)置層中添加16.7vol%鎢鐵粉對(duì)復(fù)合層的界面組織和基體硬度的影響。運(yùn)用om、sem、xrd和顯微硬度計(jì)對(duì)復(fù)合層的界面組織和基體硬度進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,添加16.7vol%鎢鐵粉改善了復(fù)合層的界面組織及力學(xué)性能的連續(xù)性,有利于降低應(yīng)力集中,改善應(yīng)力分布狀態(tài);反應(yīng)層中形成過(guò)渡均勻分布的fe3w3c相,使wc顆粒與基體之間形成組織過(guò)渡;復(fù)合層基體中形成彌散分布的fe3w3c相,提高了復(fù)合層的基體硬度,增強(qiáng)了復(fù)合層基體的耐磨性及其對(duì)wc顆粒的支撐與固定作用。

先進(jìn)復(fù)合材料格柵加筋結(jié)構(gòu)有較高的結(jié)構(gòu)效率和較好的設(shè)計(jì)性能,在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文采用等效平鋪剛度模型對(duì)格柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)分析,指出其屈曲載荷的求解方法,并用區(qū)間方法對(duì)工程中的非概率不確定因素進(jìn)行定量,用遺傳算法對(duì)格柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可行穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計(jì)。將穩(wěn)健性優(yōu)化的結(jié)果與傳統(tǒng)優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,穩(wěn)健性優(yōu)化得到的結(jié)構(gòu)質(zhì)量要高于傳統(tǒng)方法,但結(jié)構(gòu)的可靠性和穩(wěn)健性顯著提高。

提出了對(duì)大展弦比機(jī)翼進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)的方法,以一長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)機(jī)翼為例,基于原機(jī)翼建立合理的三維模型,以機(jī)翼彎曲變形為約束,最小機(jī)翼質(zhì)量為設(shè)計(jì)目標(biāo),建立強(qiáng)長(zhǎng)桁-弱蒙皮結(jié)構(gòu),對(duì)機(jī)翼結(jié)構(gòu)中殼板單元鋪層厚度和梁?jiǎn)卧孛娉叽绶謩e進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后機(jī)翼減重18.52%,為無(wú)人機(jī)輕量化,提高長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)航時(shí)提供有益參考。

基于有限元軟件ansys建立復(fù)合材料起落架艙門參數(shù)化有限元模型,基于三明治夾芯板理論將蜂窩芯層等效為均質(zhì)的厚度不變的層板,以蜂窩夾芯高度與復(fù)合材料面板各鋪層厚度為設(shè)計(jì)變量,以鋪層板、蜂窩夾芯的強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)剛度為約束函數(shù),以結(jié)構(gòu)質(zhì)量最輕為目標(biāo)函數(shù),基于ansys優(yōu)化模塊首先選擇零階法進(jìn)行優(yōu)化得到粗略解,其次選擇一階梯度優(yōu)化法進(jìn)一步對(duì)夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得到最優(yōu)蜂窩芯子厚度、蒙皮各鋪層厚度。