復(fù)合材料面板對筒型基座整體抑振機制影響規(guī)律研究

采用分步求解的方法進行復(fù)合材料壁板的熱顫振分析。先分析熱效應(yīng)產(chǎn)生的壁板附加剛度,再將壁板的熱剛度效應(yīng)引入到壁板顫振模型中進行壁板顫振分析。通過一塊四邊固支壁板的熱顫振分析算例,驗證了這種壁板熱顫振分析方法的正確性。進而針對高速飛行器結(jié)構(gòu)中的復(fù)合材料壁板熱顫振問題,分析了三種不同鋪層方式的復(fù)合材料壁板在受到面內(nèi)均勻熱載荷時顫振臨界速度隨溫升的變化規(guī)律。結(jié)果顯示:(1)層合復(fù)合材料壁板的鋪層比例和鋪層順序?qū)Ρ诎宓臒犷澱衽R界速度都有明顯的影響;(2)溫升可導(dǎo)致壁板顫振臨界速度明顯降低,且鋪設(shè)方式不同,下降程度不同;(3)在顫振危險模態(tài)不發(fā)生變化時,壁板顫振臨界速度隨溫升而下降的趨勢近似呈線性關(guān)系。

采用壁板顫振分析的有限元方法,從壁板的正則化彎曲剛度、屈曲臨界溫升、顫振臨界速壓和極限環(huán)顫振幅值等參數(shù)的角度,分析了不同鋪層方向和不同鋪層順序?qū)雍蠌?fù)合材料壁板的顫振特性的影響,并給出了幾種常見鋪層方式層合復(fù)合材料壁板的顫振特性。結(jié)果表明,在設(shè)計復(fù)合材料壁板的鋪層方向和鋪層順序時,一般可以通過壁板正則化彎曲剛度的大小來對顫振速壓進行比較。但是在某些特殊的鋪層情況下,隨著溫度升高,發(fā)生頻率重合型顫振的耦合模態(tài)會發(fā)生演變,這時正則化彎曲剛度較大的壁板也有可能在較低的速壓下發(fā)生顫振。

采用改性木粉填充nbr,制成含改性木粉為0%、10%、20%、30%的nbr復(fù)合材料,研究并比對了復(fù)合材料物理性能的變化。結(jié)果表明:復(fù)合材料的硬度、100%定伸應(yīng)力提高;而拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度降低;各項物理性能都隨著木粉填充量的增加而增大。

對φ200mm的復(fù)合材料殼體的應(yīng)變率相關(guān)性進行了試驗研究。分別對準靜態(tài)和應(yīng)變率約為0.105s-1的動態(tài)情況進行了試驗。在動態(tài)加載過程中,采用了航天四院設(shè)計的脈沖壓力發(fā)生器和外壓試驗裝置,該裝置可在10～200ms將結(jié)構(gòu)件加載至破壞。試驗結(jié)果表明:復(fù)合材料殼體具有比較明顯的應(yīng)變率相關(guān)性,與準靜態(tài)加載條件相比,當應(yīng)變率達到0.105s-1時,φ200mm的復(fù)合材料殼體其外壓承載能力可以提高1.55倍左右。

基于影像云紋法、表面應(yīng)變測量、分級加載超聲c掃描3種觀測手段,對含有不同位置、尺寸、數(shù)量預(yù)制分層缺陷的復(fù)合材料層板進行了壓縮試驗研究,對試驗中產(chǎn)生的子層屈曲、分層擴展、層板失穩(wěn)等現(xiàn)象進行了細致的觀察、對比與聯(lián)系.結(jié)合試驗結(jié)果,總結(jié)了3種不同的分層擴展模式,并基于分層擴展模式分析了子層屈曲、層板失穩(wěn)等現(xiàn)象的產(chǎn)生機理.結(jié)合上述試驗現(xiàn)象,通過比較臨界失穩(wěn)應(yīng)力、最終破壞應(yīng)力、分層縱向擴展范圍等試驗結(jié)果,系統(tǒng)地分析了分層缺陷對復(fù)合材料層板壓縮性能的影響.研究結(jié)果可為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限設(shè)計提供依據(jù).

基于marguerre曲板理論、vonkarman大變形理論和氣動力活塞理論建立超音速氣流中三維復(fù)合材料曲壁板的有限元模型。分析了不同邊界條件下復(fù)合材料曲壁板的曲率對曲壁板顫振邊界特性的影響規(guī)律。結(jié)果顯示:1)當曲率較小時,顫振是由曲壁板前兩階模態(tài)耦合產(chǎn)生,顫振臨界動壓隨著曲率的增大而減小;2)當曲率較大時,顫振危險模態(tài)會隨曲率增大而發(fā)生變化,顫振臨界動壓也會表現(xiàn)出復(fù)雜的變化規(guī)律;3)曲率較小時,四邊固支曲壁板的顫振臨界動壓高于四邊簡支曲壁板;4)當曲率較大時,四邊簡支曲壁板的顫振臨界動壓可能大于四邊固支曲壁板。

采用三步法復(fù)合工藝制備了電纜用cu/al復(fù)合板,分析了冷軋復(fù)合過程中cu/al復(fù)合板變形區(qū)的特點,研究了cu層與al層厚度比為1:4時各組元壓下率與總壓下率的關(guān)系。將cu/al雙金屬變形區(qū)分為3個區(qū),建立了基于原始坯料層厚比條件下的軋制復(fù)合cu/al復(fù)合板厚度模型。

采用自制的聚乙烯蠟接枝馬來酸酐對竹粉進行改性,并制備了pvc/竹粉復(fù)合材料;研究了改性竹粉用量對pvc/竹粉復(fù)合材料阻燃抑煙性能的影響。結(jié)果表明:①pvc/竹粉復(fù)合材料的氧指數(shù)隨著改性竹粉用量的增加而下降;②當改性竹粉的用量為10~50份時,pvc/竹粉復(fù)合材料的垂直燃燒性能達到fv-0級,水平燃燒性能達到fh-1級;③pvc/竹粉復(fù)合材料的最大煙密度、煙密度等級均隨著改性竹粉用量的增加而下降。

復(fù)合材料在靜態(tài)和動態(tài)載荷作用下的損傷形式是十分復(fù)雜的,精確的模型能更深刻地揭示復(fù)合材料的損傷機理。以hahn和tsai提出的單向損傷模型為基礎(chǔ)建立了剛度遞降關(guān)系,運用上述剛度遞降關(guān)系給出了一個疲勞壽命算例,計算數(shù)據(jù)與試驗結(jié)果較為吻合,相對誤差分別為7.72%和8.79%。結(jié)果表明:材料在循環(huán)加載作用下的損傷過程大體上可以分為兩個階段;通過保留泰勒級數(shù)展開二次項,能準確模擬出材料的"突然死亡"行為。

研究了caco3,mg(oh)2對軟質(zhì)聚氯乙烯(pvc)復(fù)合材料硬度、拉伸強度和斷裂伸長率的影響;同時考察了caco3粒徑對軟質(zhì)pvc復(fù)合材料的硬度、拉伸強度和斷裂伸長率的影響。結(jié)果表明,caco3與mg(oh)2對軟質(zhì)pvc復(fù)合材料硬度影響相差不大,但是含caco3的軟質(zhì)pvc復(fù)合材料的拉伸強度比含有mg(oh)2的高;在相同caco3含量下,含有粒徑11.86μmcaco3的軟質(zhì)pvc復(fù)合材料的硬度、拉伸強度和斷裂伸長率均比含有37.08μm粒徑caco3的軟質(zhì)pvc復(fù)合材料的大。

利用彈性力學(xué)的剛度等效原理,將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合材料路面板簡化為材料均勻的正交異性板,建立彈性等效模型,為此類問題的具體分析提供一種簡明規(guī)范的方法。利用彈性力學(xué)理論,首先計算出中間方形管粘結(jié)板的各向剛度,將其等效為相同尺寸的正交異性板,由剛度相等,推導(dǎo)出了等效板的楊氏模量、切變模量和泊松比等結(jié)構(gòu)屬性的計算公式;在此基礎(chǔ)上,將整個路面板等效為正交異性板,建立了等效板的材料屬性公式化計算模型;最后,選用一塊具體的路面板,利用有限元分析軟件ansys,建立路面板和等效板的有限元模型。結(jié)果表明:從均布荷載作用下兩模型的變形比較圖可以看出,路面板模型的最大變形為-14.73mm,等效板模型最大變形為-13.97mm,兩者相差5.2%。由于等效板模型對變形作了一定假定,引起板剛度增大,所以計算出的位移減小,其誤差是可以接受的,由此證明了彈性等效模型是正確的。

(4)纖維增強復(fù)合材料（frp）橋面板 鋼材銹蝕和混凝土劣化是影響鋼筋混凝土和鋼構(gòu)件耐久性的最主要問題，它 不僅影響著結(jié)構(gòu)的使用壽命，還會導(dǎo)致大量的安全隱患，甚至造成事故。由于橋 梁結(jié)構(gòu)長期暴露在自然環(huán)境中，加上近海地區(qū)的氯離子等原因，使得橋梁結(jié)構(gòu)的 銹蝕退化問題尤為突出。因此，橋面結(jié)構(gòu)的劣化一直是困擾公路橋梁的一個“頑 疾”。由于纖維增強復(fù)合材料（frp）有很好的耐腐蝕性能，因此用frp制造橋 面體系被認為是提高傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的一個發(fā)展方向。 frp橋面體系一般為全frp結(jié)構(gòu)或frp－混凝土疊合梁板，斷面形式多樣。 它與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土橋板相比具有明顯的優(yōu)勢：①在工廠中加工成型，重量很 輕，安裝速度快；②能夠抵抗除冰鹽、海水、空氣中氯離子的侵蝕，維護費用低； ③恒載小，可減少支撐結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)負擔的荷載；④為彈性結(jié)構(gòu)，并且通常設(shè) 計截面尺寸由

復(fù)合材料復(fù)合材料

參閱大量英語文獻的基礎(chǔ)上,簡述了納米無機粒子填料對聚合物及聚合物復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響。主要包括微米/納米無機粒子尺寸、含量及無機粒子與其它材料的協(xié)同作用對聚合物基復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響,對科研工作者深入探索和研究聚合物復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能有一定的參考價值。

對比研究了層合復(fù)合材料曲壁板和平壁板熱顫振特性。分別建立三種鋪層方式的曲壁板和平壁板的有限元模型。采用分步求解方法,首先計算熱效應(yīng)引起的附加剛度,然后將其引入到壁板顫振模型中進行顫振分析。分析了不同鋪層方式曲壁板和平壁板的熱顫振特性,結(jié)果表明壁板顫振臨界速度隨溫升近似呈線性下降,正交各向異性鋪設(shè)的曲壁板與準各向同性鋪設(shè)的曲壁板相比,其顫振臨界速度下降率更大,而平壁板情況剛好相反;不同鋪層方式曲壁板的熱顫振危險模態(tài)不同,而平壁板熱顫振危險模態(tài)不受鋪層方式的影響。

文章通過改變滾箱式起球儀箱體內(nèi)軟木復(fù)合材料(即軟木/橡膠復(fù)合材料)的硬度(40、60、80邵),測試了棉針織物、羊毛針織物和羊絨針織物的起球性能,分析了軟木復(fù)合材料對測試織物起毛起球性能的影響。實驗結(jié)果表明:隨著測試時間持續(xù)增加到120min,棉針織物的起球數(shù)由少變多再變少,而羊毛針織物和羊絨針織物的起球數(shù)目持續(xù)增加。當軟木復(fù)合材料的硬度從40邵增加到80邵,棉針織物的起球數(shù)目增加很小,羊毛針織物的起球數(shù)目增加較多,而羊絨針織物的起球數(shù)隨著軟木復(fù)合材料硬度的增加而減少。

復(fù)合材料由于具有較大的比強度和較高的比剛度、抗沖擊性能好、材料性能可設(shè)計等特點,應(yīng)用于航空結(jié)構(gòu)中可以顯著地減輕結(jié)構(gòu)重量,改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。利用msc.dytran有限元軟件對飛機座椅復(fù)合材料面板結(jié)構(gòu)進行高速沖擊響應(yīng)分析,并將分析結(jié)果與試驗結(jié)果進行比較,結(jié)果表明:a類復(fù)合材料板具有較好的抗沖擊性能。

采用二輥開煉和壓制成型的方法,以馬來酸酐接枝聚乙烯(mape)、馬來酸酐(mah)和(或)過氧化二異丙苯(dcp)處理木粉制備高密度聚乙烯(hdpe)基木塑復(fù)合材料(wpc),考察了幾種方法對復(fù)合材料力學(xué)性能、動態(tài)熱機械性能及加工性能的影響,并借助掃描電子顯微鏡(sem)對復(fù)合材料界面進行了形貌分析。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也提高了基體強度,材料綜合性能最佳。

以高密度聚乙烯(pe-hd)和馬來酸酐接枝聚乙烯(mape)共混物為塑料基體,以木粉(wf)為填料,采用壓制成型法制備了木塑復(fù)合材料。研究了mape含量對塑料基體和木塑復(fù)合材料沖擊強度的影響。結(jié)果表明,mape含量對mape/pe-hd塑料基體和木塑復(fù)合材料的沖擊強度影響顯著;保持mape和pe-hd的總含量不變時,當木粉含量為30%時,木塑復(fù)合材料的沖擊強度隨mape含量的增加而逐漸減小;當木粉含量為70%時,木塑復(fù)合材料的沖擊強度隨mape含量的增加而逐漸增大。

應(yīng)用細觀力學(xué)理論研究顆粒增強復(fù)合材料界面損傷問題，分析顆粒界面局部開裂與均勻開裂同時存在時材料彈性性能的改變，討論損傷顆粒形狀對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。

本實驗主要研究生產(chǎn)加工過程對堇青石-莫來石復(fù)合材料的影響。為此,本試驗中使用兩種不同的加工方法:第1種方法是通過帶式澆鑄法使堇青石和莫來石層進行原位合成堇青石-莫來石復(fù)合材料;第2種方法是通過預(yù)制的莫來石粉末以不同的百分含量(0～30%)加入到初始的堇青石粉末中獲得所需的復(fù)合材料。試驗結(jié)果表明:通過在堇青石泥漿中加入預(yù)先燒制的莫來石粉末所生產(chǎn)的復(fù)合材料比通過層壓法加工混合所產(chǎn)生復(fù)合材料具有更好的致密性和機械強度。

采用不同目數(shù)的竹粉制備竹塑復(fù)合材料,研究其對于復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明:140目竹粉制備竹粉/聚丙烯復(fù)合材料具有最高的拉伸強度、斷裂伸長率和流動速率;隨著竹粉目數(shù)的變大,材料的彎曲和沖擊強度逐漸降低;竹粉目數(shù)對于材料硬度沒有明顯的影響。