復(fù)合材料快速修復(fù)含裂紋鋁合金板力學(xué)性能

采用碳纖維復(fù)合材料對中心裂紋鋁合金板進(jìn)行了單面膠接修復(fù),測試了修復(fù)結(jié)構(gòu)的疲勞性能,包括鋁合金板的裂紋擴(kuò)展速率、補(bǔ)片與鋁合金板之間的界面脫粘和修復(fù)結(jié)構(gòu)的疲勞剩余強(qiáng)度。結(jié)果表明:復(fù)合材料膠接修復(fù)能有效地降低鋁合金板的裂紋擴(kuò)展速率,提高其疲勞壽命;膠接的補(bǔ)片使鋁合金板的疲勞裂紋擴(kuò)展紋線線型發(fā)生變化,且線型變化集中在裂紋擴(kuò)展初始階段;疲勞導(dǎo)致修復(fù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)界面脫粘,脫粘區(qū)域近似橢圓形,且界面脫粘面積隨疲勞周次的增加而增加。

利用ansys有限元分析軟件,建立了復(fù)合材料單面膠接修復(fù)鋁合金裂紋板的裂紋長度參數(shù)化的有限元模型,分析了修復(fù)結(jié)構(gòu)的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子及其變化幅值的規(guī)律;與試驗(yàn)測試結(jié)果相結(jié)合,得到了描述修復(fù)結(jié)構(gòu)疲勞特性的paris公式材料常數(shù);碳纖維、玻璃纖維復(fù)合材料膠接修復(fù)鋁合金裂紋板的材料常數(shù)c、m分別為6.76×10-10、2.27和7.89×10-10、2.33。

采用碳纖維與自行研制的室溫快速固化膠粘劑復(fù)合,制備復(fù)合貼片,研究了碳纖維表面處理工藝以及填加納米sio2對復(fù)合貼片修復(fù)損傷鋁合金板力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:對于同一種復(fù)合貼片,分別采用碳纖維表面氧化活化處理工藝和填加納米sio2兩種方法改進(jìn),可使損傷鋁合金板拉伸強(qiáng)度各自提高10%和20%;若將兩種方法結(jié)合應(yīng)用時(shí),則可使損傷鋁合金板拉伸強(qiáng)度提高60%;利用微脫粘法表征碳纖維-膠粘劑基體界面剪切強(qiáng)度,其平均提高幅度達(dá)46%;sem觀察發(fā)現(xiàn)碳纖維-膠粘劑基體-鋁合金板三者界面結(jié)合緊密。

復(fù)合材料補(bǔ)片膠接技術(shù)是一種有效修復(fù)飛機(jī)受損鋁合金構(gòu)件的低成本方法。補(bǔ)片與鋁合金材料熱膨脹系數(shù)的顯著差異,會在構(gòu)件中引入殘余熱應(yīng)力,對構(gòu)件性能造成不利影響。文中采用單向碳/環(huán)氧復(fù)合材料補(bǔ)片對航空鋁合金ly12cz薄板進(jìn)行單面補(bǔ)強(qiáng),并通過確定應(yīng)力釋放溫度測量了鋁板及補(bǔ)片上的殘余熱應(yīng)變。結(jié)果表明,對完好鋁板而言,鋁板和補(bǔ)片的殘余熱應(yīng)變可分別達(dá)到-488με和285με;對于含中心裂紋鋁板而言,裂紋長度對于殘余熱應(yīng)變的影響較小。采用經(jīng)典層合板理論和雙金屬片模型分別預(yù)測了復(fù)合材料補(bǔ)片及鋁合金板在膠接面上的殘余熱應(yīng)力。經(jīng)典層合板理論對補(bǔ)片和完好鋁板殘余熱應(yīng)力的預(yù)測值分別為-79.8mpa和50.8mpa;雙金屬片模型的計(jì)算值偏大,分別為-98.4mpa和64.6mpa。

本文選用具有高阻尼性能的al-78%zn合金與具有高強(qiáng)度、良好塑性和較高抗腐蝕能力的鋁合金熱軋復(fù)合,采用al-78%zn板與增強(qiáng)鋁合金板不同的復(fù)合方式與不同的厚度比復(fù)合,在相同的加工工藝條件下,探討al-78%zn與鋁合金不同復(fù)合方式和不同的復(fù)合厚度比對復(fù)合材料的阻尼性能與力學(xué)性能的影響,從而得出具有高阻尼、高強(qiáng)度、良好塑性與冷加工性能、輕質(zhì)、抗腐蝕性能高的減振材料的最佳復(fù)合方式與最佳的復(fù)合厚度比例。

采用單向碳/環(huán)氧復(fù)合材料補(bǔ)片真空袋壓工藝單面修復(fù)含中心裂紋鋁合金板,進(jìn)行0-1700h鹽霧梯度腐蝕試驗(yàn),測試并對比分析了各腐蝕時(shí)間結(jié)點(diǎn)上試件修復(fù)前后的疲勞性能,從疲勞壽命、疲勞臨界裂紋長度和paris公式材料常數(shù)(c和m)的變化三個(gè)方面考察不同鹽霧腐蝕深度對鋁合金裂紋板修復(fù)前后的疲勞性能差異。結(jié)果表明:碳/環(huán)氧補(bǔ)片膠接修復(fù)鋁合金板能大幅度提高疲勞壽命,且未經(jīng)修復(fù)的裂紋板在腐蝕1700小時(shí)后疲勞壽命下降53.8%,而修復(fù)板僅為38.6%。修復(fù)板疲勞裂紋臨界長度acr大于未修復(fù)裂紋板,且隨鹽霧腐蝕時(shí)間延長,裂紋板和修復(fù)板acr變化不大,可作準(zhǔn)判據(jù)使用。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的不同腐蝕時(shí)間上試樣的材料常數(shù)c和m隨腐蝕時(shí)間延長而減小。利用paris公式可較好擬合鋁合金板疲勞壽命及paris區(qū)內(nèi)的疲勞裂紋擴(kuò)展行為,但疲勞壽命預(yù)測值與實(shí)際值的差異由未經(jīng)腐蝕時(shí)的5%左右增大到腐蝕1500h時(shí)的10%左右。

復(fù)合材料力學(xué)性能復(fù)合材料 百科名片 橡塑復(fù)合材料 復(fù)合材料(compositematerials)，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的 方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)， 使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金 屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹 脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳 化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。 目錄 歷史 分類 性能 成型方法 應(yīng)用 江蘇新型復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)園 展開 編輯本段 歷史 復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土和已使用上 百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā) 展了玻璃纖

美國專利us201414898422本發(fā)明涉及一種在高溫下具有了改善力學(xué)性能的鋁合金,以及采用這種鋁合金為基體的b4c顆粒增強(qiáng)型復(fù)合材料和其它類型的復(fù)合材料。此鋁合金成分包括（質(zhì)量分?jǐn)?shù),%）：0.50~1.30si、0.20~0.60fe、cu≤0.15、0.5~0.90mn、0.6~1.0mg、cr≤0.20,其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。該合金可包括過量的mg,即超過0.6~1.0,主要以mg-si析出物存在。

近年來,采用frp修復(fù)受損鋁合金構(gòu)件的研究已受到了廣泛關(guān)注并取得了一定的進(jìn)展。對復(fù)合材料修復(fù)鋁合金裂紋板的試驗(yàn)研究,包括不同膠接長度、不同表面處理和不同剛度比等因素對其疲勞性能的影響規(guī)律,以及有限元方法預(yù)測疲勞性能進(jìn)行了綜述與分析;對試驗(yàn)結(jié)果與有限元預(yù)測的疲勞壽命進(jìn)行了比較;并展望了今后的研究趨勢。

采用單向硼纖維/環(huán)氧復(fù)合材料補(bǔ)片真空袋壓工藝單面修復(fù)不同厚度含中心裂紋鋁合金板,測試了修復(fù)試件的熱學(xué)及準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能,并采用三維有限元模型分析了修復(fù)試件的殘余熱應(yīng)變和應(yīng)力強(qiáng)度因子。結(jié)果表明:修復(fù)試件的彎曲撓度隨鋁合金板厚度增大而減小;修復(fù)試件鋁合金板下表面裂紋尖端附近的殘余熱應(yīng)變隨鋁合金板厚度增大而增大,補(bǔ)片上表面的殘余熱應(yīng)變則隨鋁合金板厚度增大而減小,這與有限元分析結(jié)果吻合較好。含中心裂紋鋁合金板的應(yīng)力強(qiáng)度因子隨鋁合金板厚度增大而減小,而單面修復(fù)試件的應(yīng)力強(qiáng)度因子隨鋁合金板厚度增大而增大。采用相同長度和寬度的單向硼纖維/環(huán)氧復(fù)合材料補(bǔ)片單面修復(fù)后,鋁合金板厚度為1.76mm修復(fù)試件的承載能力保留率為93.85%,而厚度為10.20mm修復(fù)試件的只有84.01%;修復(fù)試件的剛度得到了完全恢復(fù),等效剛度均大于完好試件的剛度。

采用真空袋壓技術(shù)將t300/cyd128復(fù)合材料補(bǔ)片膠接修復(fù)于含中心裂紋的鋁合金1.76mm薄板。研究了實(shí)驗(yàn)室模擬濕熱環(huán)境對復(fù)合材料修復(fù)鋁合金薄板的力學(xué)性能影響,修復(fù)用復(fù)合材料的吸濕特性,以及修復(fù)用復(fù)合材料拉伸試樣及其基體樹脂澆鑄體的濕熱性能。結(jié)果顯示,澆鑄體飽和吸水率為0.9%,復(fù)合材料吸濕動力學(xué)曲線則出現(xiàn)臺階;隨濕熱老化時(shí)間延長,澆鑄體與復(fù)合材料拉伸性能先升后降,其性能峰值出現(xiàn)時(shí)間分別為500h(73.9mpa)和300h(1531mpa);隨濕熱老化時(shí)間延長,鋁合金裂紋板拉伸性能基本呈線性下降,斷裂載荷下降速率δn=0.12kn/100h,修復(fù)板性能出現(xiàn)波動。

利用真空袋壓工藝,采用單向炭纖維復(fù)合材料補(bǔ)片對中心裂紋鋁合金板進(jìn)行了單面膠接修補(bǔ)。測試了復(fù)合材料修補(bǔ)板的靜態(tài)拉伸強(qiáng)度及修補(bǔ)板在拉拉疲勞過程中的裂紋擴(kuò)展、界面脫粘和剩余拉伸強(qiáng)度等疲勞性能。結(jié)果表明,復(fù)合材料補(bǔ)片膠接修補(bǔ)能有效地提高裂紋板的破壞強(qiáng)度和剛度,降低裂紋板的疲勞裂紋擴(kuò)展速率,提高其疲勞壽命。裂紋板經(jīng)單向炭纖維/環(huán)氧復(fù)合材料補(bǔ)片修補(bǔ)后,其破壞強(qiáng)度從311.48mpa提高到364.74mpa,疲勞壽命從32217次提高到77546次。疲勞導(dǎo)致修補(bǔ)結(jié)構(gòu)的粘接界面脫粘,脫粘區(qū)域近似橢圓形;脫粘面積隨疲勞周次的增加而增加,且增加的幅度與疲勞周次相關(guān)。

提高力學(xué)性能是材料進(jìn)行復(fù)合的主要目的之一。復(fù)合材料的常溫力學(xué)性能主要取決于增強(qiáng)劑,而高溫力學(xué)性能則與基體材料的耐熱性密切相關(guān)。界面對復(fù)合材料的力學(xué)性能具有重要的影響,界面微裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展和中止以及剝離等將對復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。正由于界面影響的復(fù)雜性,目前描述復(fù)合材料力學(xué)性能的公式尚處于經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)階段,尚未達(dá)到系統(tǒng)理論化程度。

鋁合金板和鋅合金板屋面

含Cu界面層碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備工藝及其力學(xué)性能

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基于abaqus有限元仿真軟件,對5042鋁合金板在復(fù)合拉深工藝下的制耳規(guī)律進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。通過分析復(fù)合拉深工藝中板料成形后的筒高,及厚度、應(yīng)變的分布規(guī)律,探討了5042鋁合金板在這種復(fù)合工藝下的成形和制耳規(guī)律,揭示了相關(guān)塑性變形的機(jī)理。

由于腐蝕坑不同位置的應(yīng)力狀態(tài)的差異,由腐蝕坑萌生的裂紋擴(kuò)展行為僅僅用應(yīng)力強(qiáng)度因子分析無法得到準(zhǔn)確預(yù)測?？紤]裂紋閉合效應(yīng)的存在,本工作對于這種裂紋的應(yīng)力場進(jìn)行了分析,研究了其幾何尺寸在裂紋擴(kuò)展過程中的變化,理論分析表明這種幾何形狀的變化與材料形狀以及應(yīng)力范圍的大小關(guān)系不大。對于裂紋擴(kuò)展的幾何形狀變化的驗(yàn)證性試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果與理論分析的結(jié)果吻合程度良好。

《變形鋁及鋁合金板、帶缺陷》（送審稿）編制說明 1工作簡況（包括任務(wù)來源、協(xié)作單位、主要工作過程） 1.1任務(wù)來源 國標(biāo)委綜合[2007]100號文件及中國有色金屬工業(yè)協(xié)會中色協(xié)綜字 [2007]237號文件，下達(dá)了編制《變形鋁及鋁合金板、帶缺陷》國家標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)， 并確定了東北輕合金有限責(zé)任公司為主編單位。 1.2起草單位情況 東北輕合金有限責(zé)任公司（原東北輕合金加工廠）簡稱東輕公司，是作為“一 五”期間原蘇聯(lián)援建的156項(xiàng)重點(diǎn)工程中的兩項(xiàng)建設(shè)發(fā)展起來的新中國第一個(gè)鋁 鎂合金加工企業(yè)。1952籌備建廠，1956年11月開工生產(chǎn)。于1998年6月改制 組建為國有獨(dú)資公司。1992年東輕公司被認(rèn)定為國有特大型企業(yè)，1995年被國 務(wù)院發(fā)展研究中心認(rèn)定為“中國最大的鋁鎂合金加工基地”，被盛譽(yù)為“祖國的 銀色支柱”。 1.3主要工作過程和工作內(nèi)容 本標(biāo)準(zhǔn)

適合的木粉填充量、粒徑大小有利于提升木塑材料的綜合性能;合適基體樹脂的選擇也有較大影響;加工工藝的類型決定材料的質(zhì)地、密度,影響材料強(qiáng)度;原料的改性處理也是提升木塑材料的重要途徑。闡述了提升木塑材料力學(xué)性能的微觀作用機(jī)理,舉出了現(xiàn)階段主要的科研成果,總結(jié)了木塑材料發(fā)展的不足,并做出了展望。

RTM聚酰亞胺復(fù)合材料力學(xué)性能研究

測試了兩種不同經(jīng)緯編織密度和不同含膠量的碳布/環(huán)氧復(fù)合材料的基本力學(xué)性能,對碳纖維復(fù)絲及碳布在復(fù)合材料中的強(qiáng)度利用率作了比較與分析。結(jié)果表明:適當(dāng)增大含膠量有利于改善復(fù)合材料的力學(xué)性能;經(jīng)緯編織密度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響同樣不可忽視。