碳纤维增强复合材料

摘要： 为研究编织层数对编织复合材料圆管的扭转力学性能和失效模式的影响,采用二维编织铺层(Over-Braiding)工艺及真空辅助树脂灌注成型工艺分别制备了2、3和4层的碳纤维/树脂编织复合材料圆管。通过搭建扭转试验-非接触全场应变测试平台,研究了3种编织层数的复合材料圆管的扭转力学响应。基于扫描电子显微镜与微计算机断层扫描技术等测试方法,分析了编织复合材料圆管的扭转失效机制。结果表明:编织复合材料圆管在扭转载荷下呈线弹性脆断特征,且形成了贯穿管壁的空间螺旋剪切带损伤区;编织层数的增加利于应力应变的稳定扩散,减少整体结构分层损伤,4层圆管的失效扭矩可达450.00 N·m,分别是3层圆管和2层圆管的1.39和2.20倍;失效模式主要有纤维断裂或劈裂、脱黏、基体开裂或碎裂等,宏观层面的失效模式种类差异不大,但在微观层面,编织层数越少,圆管的纤维失效特征更明显。

摘要： 近日,中国石化上海石化股份公司完成了“基于PDCPD(聚双环戊二烯)基碳纤维复合材料的开发”课题的研究,并通过该公司评审,形成具有自主知识产权的PDCPD基碳纤维复合材料制备关键技术。所开发的改性PDCPD基碳纤维复合材料拉伸强度和冲击后压缩强度比未改性的分别提升73%和30%。

摘要： 针对弱刚度环境下碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite material,CFRP)铣边因颤振导致的刀具损伤严重和铣边质量低下问题,开展了机床与机器人有无超声铣边试验研究。分析了超声振动对不同加工方式下铣削力波动的影响规律,开展了机床与机器人刀具损伤的对比试验,分析两种铣边方式下超声能量摄入后对刀具损伤的改善效果,对比分析机床与机器人铣边样件的表面质量。结果表明:机器人的铣削力波动性相比机床增大了57%,导致刀具损伤严重和铣边质量降低。超声振动的引入使得两者之间的加工差异性得到显著减小,对于机器人而言,超声振动作用下刀具损伤减轻35.23%,表面粗糙度降低23.77%。

摘要： 以某电动汽车后地板为研究对象,根据后地板真实工况考察原始后地板的模态和刚度性能。在保证初始CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)后地板强度的前提下,利用等代设计原则建立CFRP后地板的初始铺层模型。以质量最小化为目标函数,以电动汽车初始后地板的模态、刚度性能以及CFRP后地板的可制造性等为约束条件,对CFRP后地板进行拓扑优化、厚度优化以及铺层优化。优化结果表明,CFRP汽车后地板较原始钢结构后地板性能均有所提升,并且质量减轻49.98%。

摘要： 针对涂覆在碳纤维增强复合材料和碳纳米管增强复合材料基体上的压电涂层,考虑涂层和基体材料的各向异性特征,建立了压电涂层-复合材料叶片动力学模型,通过静力学分析得出叶片的振动应力分布,基于模态分析的方法得出压电涂层对复合材料叶片固有频率的影响,采用谐响应分析方法研究了叶片的振动响应特性。结果表明,压电材料涂层涂覆在碳纳米管增强复合材料叶片上振幅减小的效果要优于涂覆在碳纤维增强复合材料叶片上。

摘要： 为研究铣削参数对复合材料力学性能的影响,开展了以主轴转速与进给量2个变量为试验因素的全因素铣削加工试验,并统计分析了不同加工参数下复合材料试样的拉伸性能及压缩性能。试验结果表明:复合材料的拉伸性能和铣削加工参数无关,而压缩性能随着主轴转速的提高而降低,与进给量无关。同时,不同加工条件下的拉伸及压缩测试断口形貌表明,过高的主轴转速会造成加工区域基体的热损伤,分析认为这是造成材料压缩性能下降的原因。

摘要： 通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱进行不同方式的加强,制作了12个两两相同的GFRP管约束混凝土短柱试件,研究不同增强模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能。分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、增强效果、应力应变曲线、塑性残余应变与卸载应变的关系以及极限状态。结果表明:3种增强模式下试件的极限承载力均有很大提升;单轴受压试件的应力应变曲线与其在反复受压时的应力应变包络线基本一致;试件加强前后的塑性残余应变和卸载应变均存在线性关系,且在同种增强模式下,随着约束作用的加强,直线的斜率也随之增大。对Lam等提出的FRP约束混凝土加卸载模型进行修正,并对不同增强模式下GFRP管约束混凝土短柱在重复轴压下的卸载路径进行预测,通过与试验结果对比发现,修正后模型与试验结果吻合较好。

摘要： 碳纤维增强复合材料在航空领域常作为结构材料与钛合金组成叠层结构,能在减轻重量的同时利用两种材料的不同特点获得更优异的综合力学性能。本文应用有限元仿真方法模拟了叠层结构CFRP/Ti在CFRP→Ti和Ti→CFRP两种钻削顺序下的制孔过程,探究了不同钻削顺序对叠层结构钻削应力、钻削温度及制孔质量的影响规律。结果表明,在CFRP→Ti钻削顺序下叠层界面制孔质量更高,更能满足实际生产要求。

摘要： 研究了环氧树脂基碳纤维增强复合材料在高低温循环(-40~40°C/-40~25°C)及湿度(有水、无水)两种环境因素耦合作用下的拉伸性能变化规律以及界面损伤机理,循环实验包括0,5,10,100,200,300周期,结合拉伸强度测试、吸湿实验及扫描电镜(SEM)分析。结果表明,不管在有水还是无水的环境下,环氧树脂基碳纤维增强复合材料的拉伸强度随高低温循环周期增大整体呈现先降低再升高再降低的变化趋势;高低温循环5周期时开裂最严重,拉伸强度到达谷点,随着循环次数的增多直至100周期左右,材料的拉伸强度达到峰值,随后下降;拉伸模量影响不大;树脂基体与纤维界面产生的微裂纹被证明是导致复合材料强度降低的主要原因;湿度的耦合作用促进裂纹的扩展,明显削弱了环氧树脂基碳纤维增强复合材料的拉伸性能。

摘要： 为了解决在电磁感应加热碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)过程中,因系统抗干扰性弱、响应速度慢导致的CFRP成型质量差的问题,提出了一种基于改进粒子群优化的模糊PID(improved particle swarm optimization fuzzy PID,IPF-PID)控制算法,利用IPF对PID三个参数进行寻优和自调整.该算法结合PSO和Fuzzy-PID算法的优点,在避免了陷入局部最优的同时,保证控制精度和最佳的寻优性能.结果表明,该算法在增强控制器的自适应能力和减小调整时间方面效果显著.比传统的PID算法具有更小超调和稳态误差,更适用电磁感应加热CFRP温度控制系统.

摘要： 分析了桥梁缆索用钢丝发展历程,从桥梁缆索用高强度钢丝和碳纤维增强复合材料(carbon fiber-reinforced polymer,CFRP)两个方面的研究现状进行综述,并探讨了大跨度桥梁缆索材料性能需求及其发展趋势,认为更高性能的高强度钢丝开发、从CFRP索桥梁结构设计及理论和相关应用基础研究开始的自上而下和自下而上结合研究和桥梁缆索材料应用评估研究等是今后桥梁缆索材料研究重点.

摘要： 层板结构是复合材料最为常用的复合材料构型之一,但是由于较弱的层间性能,分层成为其主要的失效形式.对工程实际中常用的多向层板分层扩展行为的研究一直是学者们关注的热点.本文从试验研究和数值模拟两方面对重庆大学和北京航空航天大学疲劳断裂实验室在碳纤维增强复合材料分层领域所取得的研究成果进行了介绍.最后对该领域的发展方向进行了展望.

摘要： 近年来,采用碳纤维增强复合材料(CFRP)修复钢结构已成为一大研究热点.该文介绍了课题组近年来在CFRP提升钢结构疲劳性能方面的研究,包括CFRP-钢粘结性能,CFRP补强钢板、钢梁和焊接接头疲劳性能的试验研究、数值模拟及理论分析.分析了两个常用CFRP-钢界面极限承载力计算模型不确定性,将模型系数对输入参数的依赖性分离.探明了养护期间海洋大气环境和疲劳荷载对CFRP-钢界面性能的影响.关注在裂纹扩展不同阶段施加补强措施的疲劳性能提升效率,发现随着初始损伤程度增加,补强试件残余疲劳寿命的延长更为明显.CFRP补强焊接接头疲劳试验中,疲劳裂纹从焊趾处萌发扩展.数值分析表明CFRP补强能够有效缓解焊趾处应力集中,降低裂纹尖端应力强度因子,从而提升疲劳性能.比较化学粘结和机械锚固体系对含损伤钢梁疲劳性能的不同影响,提出了工程应用建议,明确了局部粘结失效和裂纹张开位移约束效应对裂纹扩展存在重要影响.采用边界元方法实现了粘贴CFRP补强含缺陷钢板和焊接接头疲劳裂纹扩展全过程模拟.基于线弹性断裂力学方法,考虑补强体系中CFRP降低试件应力场并对裂纹表面张开应力不均匀程度产生修正作用,提出粘贴CFRP补强钢板裂纹尖端应力强度因子半解析法.最后对CFRP提升钢结构疲劳性能技术的未来研究方向和应用前景进行了展望.

摘要： 本文设计了一种覆盖有碳纤维增强复合材料的接头,使用Altair公司的优化分析公司的优化分析公司的优化分析公司的优化分析软件OptiStruct进行优化分析进行优化分析进行优化分析,通过拓扑优化,尺寸优化等优化方法,对复合材料覆盖区域、碳纤维的铺层角度与铺层顺序进行优化设计,在重量增加较少的前提下,实现接头刚度的显著提高.本文中的接头设计方案可广泛用于车身骨架的各接头位置,对于提升车身刚度性能以及车身的轻量化设计具有一定意义.

摘要： 碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)具有高比强度、高比模量、热膨胀系数小及耐腐蚀等优良性能,被广泛应用于航空航天等领域.但在CFRP制作及使用过程中,产生的层板缺陷会严重影响材料的使用性能.本文采用热波雷达成像检测技术对CFRP层板脱粘缺陷进行检测.首先,介绍了热波雷达信号(chirp)特征,针对其线性及非平稳信号特征,提出了基于希尔伯特变换瞬时特性时域积分热波雷达特征提取算法与双路Chirp锁相相关算法.然后基于热波雷达成像检测技术原理开发了热波雷达成像检测系统,基于此系统针对CFRP平底孔模拟缺陷开展了针对特征提取算法、热波雷达信号调制参数及缺陷尺寸的试验研究.试验结果表明,热波雷达成像检测技术可以对CFRP层板缺陷进行有效检测,可以检测出径深比＞2的CFRP层板缺陷.

摘要： 断丝是目前预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)最为常见的一种病害,如不及时加固,极易造成爆管等事故.针对长距离PCCP输水管道难以停水维修问题,提出了一种外贴碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)的维修方法.为了探究外贴CFRP修复断丝PCCP效果,采用一根内径2.8m的PCCP管道进行了内水压足尺试验.试验对修复前后PCCP结构应变响应进行了对比分析,结果表明:由于CFRP"箍束"作用,修复后断丝区中间截面材料应变减小,利于PCCP承压.

摘要： 采用吸能比更高的碳纤维增强复合材料(CFRP)替代原有金属汽车B柱是实现整车轻量化的有益探索.基于等刚度原理设计碳纤维增强复合材料汽车B柱,建立B柱与移动柱的有限元碰撞模型,对比分析移动柱在7.2km/h冲击速度下撞击B柱不同部位处的侵入量以及侵入速度的差异性.结果表明:与原高强度钢B柱相比,碳纤维复合材料B柱在低速冲击时变形更小,能量吸收性能更好,具有更好的抗撞性;同时相对于高强钢B柱质量减小了26.27％,更好地满足了汽车B柱轻量化的要求.

摘要： 采用高性能碳纤维增强复合材料(CFRP)代替铝合金材料,结合仿真分析和试验技术完成了某电动汽车后地板的轻量化,并对其进行了声学包优化.建立了铝板和CFRP板样件的有限元模型并进行了模态分析,结果表明CFRP板的第一阶模态频率比铝板大5.89Hz.建立了某电动汽车后地板的统计能量分析(SEA)模型,对比分析了CFRP板和铝板的传递损失(TL).对2种材料后地板的声学包进行了隔声分析,并采用正交优化法对CFRP板的声学包进行了优化,优化后钣金和声学包的TL增加了2.87dB,总质量减轻了23％.

摘要： 采用离散材料拓扑优化(DMTO)算法,以新能源汽车复合材料电池吊挂点碳纤维铺层角度、铺层厚度和金属加强板厚度作为优化变量,引入结构铺层对称、相同铺层角度有限连续以及避免铺层结构中间空心的制造约束,通过调用Abaqus有限元分析软件获得应变向量来求解灵敏度,最后在Matlab软件中基于梯度的优化算法完成新能源汽车复合材料电池吊挂点的优化设计.结果表明:在确保碳纤维电池吊挂点力学性能不低于钢制结构的条件下,所设计的复合材料电池吊挂点总质量为0.447kg,比钢制吊挂点质量降低41.2％.

摘要： 使用二相编码红外热波成像检测技术(Binary Phase Coded Infrared Thermal Wave Imaging,BPC-TWI)对CFRP层板亚表面缺陷进行无损检测.制作了具有不同深度和尺寸平底孔模拟缺陷的CFRP样件,用互相关算法计算了峰值、时间延迟、相位图像.研究了不同的码长、载波频率和激光功率对检测结果的影响.进行了BPC-TWI、锁相法和热波雷达成像方法的对比试验.试验表明二相编码由于其自身良好的自相关性,能有效地集中能量,具有更强的亚表面缺陷检测能力,显著提高了图像的信噪比.

摘要： 本发明提供一种涂上浆剂碳纤维，其是在碳纤维上涂布有上浆剂而形成的，所述碳纤维中，氧相对于全部元素而言的组成比为4％以上的层以10nm以上的厚度存在于碳纤维表面，所述上浆剂中，相对于上浆剂总量而言，包含总计80质量％以上的(A)～(C)，其中，在丙酮溶剂中对涂上浆剂碳纤维实施3次10分钟的超声波处理时，相对于100质量份的涂上浆剂碳纤维，残存的上浆剂为0.1质量份以上、0.25质量份以下。(A)选自由聚酰亚胺、聚醚酰亚胺及聚砜组成的组中的至少1种，(B)在1分子内具有末端不饱和基团和极性基团的化合物，(C)环氧当量为250g/eq以下、且在1分子内具有2个以上环氧基的聚醚型脂肪族环氧化合物及/或多元醇型脂肪族环氧化合物。

摘要： 本发明提供一种涂上浆剂碳纤维，其是在碳纤维上涂布有上浆剂而形成的，所述碳纤维中，氧相对于全部元素而言的组成比为4％以上的层以10nm以上的厚度存在于碳纤维表面，所述上浆剂中，相对于上浆剂总量而言，包含总计80质量％以上的(A)～(C)，其中，在丙酮溶剂中对涂上浆剂碳纤维实施3次10分钟的超声波处理时，相对于100质量份的涂上浆剂碳纤维，残存的上浆剂为0.1质量份以上、0.25质量份以下。(A)选自由聚酰亚胺、聚醚酰亚胺及聚砜组成的组中的至少1种，(B)在1分子内具有末端不饱和基团和极性基团的化合物，(C)环氧当量为250g/eq以下、且在1分子内具有2个以上环氧基的聚醚型脂肪族环氧化合物及/或多元醇型脂肪族环氧化合物。

摘要： 本发明涉及一种在碳纤维增强的陶瓷基体复合材料上制备基于硅化合物的钝化涂层的方法。该方法包括以下步骤：a)提供至少一个由碳纤维增强的陶瓷基体复合材料制备的工件；b)将待涂覆的工件放置在烘箱的密闭室中；c)在密闭室中放置预定的固体硅负载，避免硅和待涂覆的工件之间的直接接触；d)加热烘箱，在室内保持预定的中等真空或低真空条件，从而在密闭室内由硅负载产生硅蒸汽，硅蒸汽与工件表面上存在的一种或多种物质反应，导致形成包含所述一种或多种物质与硅的复合材料的表面涂层；e)选择真空分压、所述密闭室内的温度以及工件在硅蒸汽中的暴露时间，从而在所述工件上获得预定义厚度的表面涂层；以及f)在达到钝化涂层的预定义厚度之后，冷却工件。

摘要： 本发明公开了一种碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料及其制备方法和碳纤维增强炭气凝胶复合材料，属于气凝胶复合材料制备领域。以碳纤维毡体作为增强体，将预先配好的工业酚醛、乙二醇、六次甲基四胺、去离子水混合溶液浸渍碳纤维毡体，加热经过相分离得到复合材料湿凝胶，经过常压干燥得到碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料，在高温下炭化得到碳纤维增强炭气凝胶复合材料，通过添加不同含量的去离子水可以在不改变树脂和溶剂配比基础上有效调控密度。本发明制备基体气凝胶的原料为工业酚醛树脂，来源广泛且价格低廉；制备周期短，本发明中经相分离得到的湿凝胶不用经过溶剂置换，直接常压干燥即可得到碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料。

摘要： 本发明涉及一种碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维增强复合材料及其制备方法、乒乓球拍底板，属于碳纤维增强复合材料技术领域。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂95～105份，内次甲基四氢苯酐70～80份，二甲基苯胺4～6份。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，原料简单，且具有高的比强度、比模量、尺寸稳定性、优异的耐腐蚀性能、耐磨性、电绝缘性等，在乒乓球拍底板材料制作中具有好的应用前景。

摘要： 本发明的目的在于提供一种碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、及使用了该树脂组合物的优异的预浸料、树脂片、碳纤维增强复合材料，所述碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物在用作碳纤维增强复合材料的环氧树脂组合物时，能够提供作为其固化物显示高耐热性、尺寸稳定性以及高韧性、刚性的碳纤维增强复合材料。本发明的碳纤维复合材料用环氧树脂组合物以下述通式(1)所表示的环氧树脂和固化剂为必要成分，(式中，(a)(b)的比率为(a)/(b)＝l～3，G表示缩水甘油基，n为重复数且为0～5)。

摘要： 本发明提供在低温下或高温吸湿下等严格的使用环境下的机械强度优异、作为结构材料适合的碳纤维增强复合材料、用于获得该复合材料的环氧树脂组合物、以及使用该环氧树脂组合物得到的预浸料。本发明的碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物的特征在于，为至少含有以下构成要素[A]、[B]的环氧树脂组合物，相对于配合的环氧树脂总量100质量％，含有20～80质量％[A]、和10～50重量％[B]。[A]：具有式(1)表示的结构的环氧树脂；[B]：具有2个以上4元环以上的环结构、并且具有1个与环结构直接相连的胺型缩水甘油基或醚型缩水甘油基的环氧树脂。

摘要： 本发明的课题在于提供碳纤维增强复合材料，其具有高频带的电磁波屏蔽性，同时能够透过低频带的电磁波。本发明为碳纤维增强复合材料,其利用KEC法测定的磁场屏蔽效果的、在300kHz条件下的值SEM300K(dB)与在1GHz条件下的值SEM1G(dB)之比SEM300K/SEM1G为0.50以下。

摘要： 本发明涉及一种碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维增强复合材料及其制备方法、乒乓球拍底板，属于碳纤维增强复合材料技术领域。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂95～105份，内次甲基四氢苯酐70～80份，二甲基苯胺4～6份。本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，原料简单，且具有高的比强度、比模量、尺寸稳定性、优异的耐腐蚀性能、耐磨性、电绝缘性等，在乒乓球拍底板材料制作中具有好的应用前景。

摘要： 本发明的目的在于提供一种碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、及使用了该树脂组合物的优异的预浸料、树脂片、碳纤维增强复合材料，所述碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物在用作碳纤维增强复合材料的环氧树脂组合物时，能够提供作为其固化物显示高耐热性、尺寸稳定性以及高韧性、刚性的碳纤维增强复合材料。本发明的碳纤维复合材料用环氧树脂组合物以下述通式(1)所表示的环氧树脂和固化剂为必要成分，(式中，(a)(b)的比率为(a)/(b)＝l～3，G表示缩水甘油基，n为重复数且为0～5)。