固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性研究 被引量：7

1

作者 谢怀勤 卢少微 王武娟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1813-1815,1818,共4页

将碳纤维复合材料(CFRP)与光纤传感器相结合构成智能先进复合材料,对固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性进行了实验研究.实验结果表明:光纤布拉格光栅B ragg波长对应变表现出很好的线性和重复性;布拉格光栅与基体材料粘结情况的好... 将碳纤维复合材料(CFRP)与光纤传感器相结合构成智能先进复合材料,对固化于CFRP的光纤布拉格光栅应变传感特性进行了实验研究.实验结果表明:光纤布拉格光栅B ragg波长对应变表现出很好的线性和重复性;布拉格光栅与基体材料粘结情况的好坏,对应变灵敏性与可靠性有直接影响;用电阻应变仪对布拉格光栅光纤传感器应变传感特性进行实验对比标定,得出了表征FBG性能的应变传感灵敏系数.结果表明测试数据稳定可靠,FBG光纤传感器具有优异的应变传感特性,为智能先进复合材料的研发与应用提供了重要依据. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 固化 光纤布拉格光栅 光纤传感器 应变传感

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埋入CFRP的FBG光纤传感器界面传递特性实验研究 被引量：5

2

作者 谢怀勤 卢少微 王武娟 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期605-607,611,共4页

埋入碳纤维复合材料(CFRP)的光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变测量值与基体实际应变存在误差,用光纤、保护层、粘贴层和基体材料的界面传递特性来表征应变测量值可提高精度.根据弹性力学和边界条件,得出FBG应变测量值与基体材料实际应变... 埋入碳纤维复合材料(CFRP)的光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变测量值与基体实际应变存在误差,用光纤、保护层、粘贴层和基体材料的界面传递特性来表征应变测量值可提高精度.根据弹性力学和边界条件,得出FBG应变测量值与基体材料实际应变值的关系方程,通过裸光栅直埋基体材料界面传递的特征系数,可表征和计算FBG检测应变与测点实际应变的误差及修正系数.试验结果表明:对埋入裸光栅的碳纤维复合材料同时进行电阻应变与FBG-IS波长解调试验对比,试验测量FBG应变传感灵敏系数与理论值十分接近;对埋入CFRP的FBG裸光栅,由于不存在粘贴层界面传递的影响,其应变测量值可无需修正. 展开更多

关键词 布拉格光栅 光纤传感器 碳纤维复合材料 界面传递特性 应变传感

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SMC模压过程非稳态温度场数值模拟 被引量：3

3

作者 谢怀勤 刘文博 方双全 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期249-252,共4页

SMC模压成型过程固化度与温度是强耦合关系 .为了对SMC模压成型过程非稳态温度场与固化度进行数值模拟 ,依据固化动力学和非稳态导热理论 ,建立了温度场和固化度动力学模型 .通过DSC试验分析确定模型中固化度动力学参数 .利用有限单元... SMC模压成型过程固化度与温度是强耦合关系 .为了对SMC模压成型过程非稳态温度场与固化度进行数值模拟 ,依据固化动力学和非稳态导热理论 ,建立了温度场和固化度动力学模型 .通过DSC试验分析确定模型中固化度动力学参数 .利用有限单元与有限差分相结合的方法 ,建立了温度场和固化度数值模型 .应用Euler逐步迭代法实现了计算机解耦 ,数值模拟与试验比较 ,结果吻合 。 展开更多

关键词 SMC 模压工艺 数值模拟 非稳态温度场 固化度 成型过程 不饱和聚酯树脂 传热学

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埋入光纤对CFRP抗弯性能影响实验研究 被引量：3

4

作者 谢怀勤 董旭峰 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期12-14,共3页

埋入光纤传感器的碳纤维复合材料作为一种智能材料,集智能,耐腐蚀及比强度高等优异性能于一体而倍受关注.其应用的前提是二者的相容性.在应用中,CFRP主要承担弯曲载荷,所以在我们的实验中,仅对埋入光纤对CFRP弯曲性能的影响作研究.通过... 埋入光纤传感器的碳纤维复合材料作为一种智能材料,集智能,耐腐蚀及比强度高等优异性能于一体而倍受关注.其应用的前提是二者的相容性.在应用中,CFRP主要承担弯曲载荷,所以在我们的实验中,仅对埋入光纤对CFRP弯曲性能的影响作研究.通过埋入不同直径光纤,不同光纤埋入方向,不同光纤涂层以及不同光纤根数等对CFRP弯曲强度影响的试验,以确定埋入光纤对CFRP弯曲性能影响的程度以及如何使之减到最小,为工程优化应用提供依据. 展开更多

关键词 光纤 布拉格光栅传感器 碳纤维复合材料 弯曲强度 相容性

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内置FBG的CFRP加固钢混结构安全测评 被引量：1

5

作者 谢怀勤 陈辉 董旭峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期931-934,共4页

为实现碳纤维复合材料对钢筋混凝土结构集先进加固与实时在线安全测评双重功能,将布拉格光栅光纤传感器固化于CFRP中.实验表明FBG与CFRP相容性及应变传感特性理想.根据钢筋混凝土结构理论和ANSYS有限元软件编制CFRP加固RC梁受弯荷载效... 为实现碳纤维复合材料对钢筋混凝土结构集先进加固与实时在线安全测评双重功能,将布拉格光栅光纤传感器固化于CFRP中.实验表明FBG与CFRP相容性及应变传感特性理想.根据钢筋混凝土结构理论和ANSYS有限元软件编制CFRP加固RC梁受弯荷载效应模拟计算程序.采用基于MATLAB的MonteCarlo计算程序,完成被加固结构可靠度模拟.制备的钢筋混凝土实验梁,采用预置FBG传感器的CFRP加固.梁内部钢筋粘结FBG传感器,压区混凝土上粘接电阻应变片.实验表明:全部实验梁承载过程中,根据CFRP中FBG的实时应变值,通过编制模拟计算程序得到实验梁内部受拉钢筋、压区混凝土应变与实测值较好吻合.据此不仅补偿了在已建成结构内部不能再装置传感器的限制,而且可实时判断加固结构的损伤状态,完成安全测评. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 布拉格光栅光纤传感器 钢筋混凝土结构 安全测评 数值模拟

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基于神经网络遗传算法的GFRP拉挤双目标优化

6

作者 谢怀勤 陈幸开 +1 位作者 陈辉 曲艳双 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期535-539,544,共6页

为研究玻璃钢(GFRP)拉挤工艺参数对复合材料性能的影响,优化最佳拉挤工艺参数,建立了拉挤工艺过程数学模型,结合基于有限元/有限差分的间接解耦法进行求解,模拟得到了拉挤过程中GFRP内部的非稳态温度场和固化度变化情况.分别采用布拉格... 为研究玻璃钢(GFRP)拉挤工艺参数对复合材料性能的影响,优化最佳拉挤工艺参数,建立了拉挤工艺过程数学模型,结合基于有限元/有限差分的间接解耦法进行求解,模拟得到了拉挤过程中GFRP内部的非稳态温度场和固化度变化情况.分别采用布拉格光栅光纤温度传感器和索氏萃取法检测拉挤GFRP内部的温度与固化度,实测温度和固化度均与模拟温度和固化度吻合,验证了数值模拟程序的正确性.以数值模拟结果为样本,建立反向传播神经网络,得到拉挤工艺参数(固化温度、拉挤速度)与GFRP固化度之间的非线性相关关系,再结合遗传算法解决拉挤过程中固化炉温度和拉挤速度双目标优化问题.优化得到的拉挤工艺参数可在保证复合材料固化度达标的情况下,提高拉挤速度降低固化炉温度,优化效果显著.神经网络遗传算法优化方法能有效解决此类具有复杂非线性关系的多目标优化问题. 展开更多

关键词 玻璃钢 拉挤 数值模拟 神经网络 遗传算法 优化

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CF/PPEK、CF/PPES复合材料高温力学性能研究 被引量：7

7

作者 刘文博 王荣国 +3 位作者 张洪涛 贾近 矫维成 谢怀勤 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 2004年第2期183-185,189,共4页

采用预浸热压成型工艺制备碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)单向复合材料试样,通过对试样在常温和高温条件下的力学性能测试与分析,研究了高性能热塑性复合材料在高温条件下力学性能及其强度和模... 采用预浸热压成型工艺制备碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)单向复合材料试样,通过对试样在常温和高温条件下的力学性能测试与分析,研究了高性能热塑性复合材料在高温条件下力学性能及其强度和模量保留率的变化规律.实验表明,在250℃下其拉伸和弯曲强度及模量的保留率均在60%以上,仍具有极高的承载能力.利用Tr—n预测模型对这两种复合材料高温力学性能进行的预测结果与试验值基本吻合,从而验证了这个模型的可行性. 展开更多

关键词 CF/PPEK CF/PPES 高温力学性能 预测模型 保留率 热塑复合材料 碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮 碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜

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CF/PPEK和CF/PPES复合材料界面研究 被引量：5

8

作者 刘文博 王荣国 +2 位作者 贾近 张洪涛 谢怀勤 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2004年第6期38-41,共4页

利用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了碳纤维/杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维/杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)复合材料的界面状态和结构,证明了纤维和聚合物的界面上确有新的化学结构出现,使CF/PPEK和CF/PPES的界面形成强... 利用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了碳纤维/杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维/杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)复合材料的界面状态和结构,证明了纤维和聚合物的界面上确有新的化学结构出现,使CF/PPEK和CF/PPES的界面形成强的物理和化学作用。 展开更多

关键词 复合材料界面 聚醚砜 X射线光电子能谱(XPS) CF 研究 聚合物 碳纤维 界面状态 扫描电子显微镜 SEM

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先进复合材料在航空航天领域的研发与应用 被引量：94

9

作者 沈军 谢怀勤 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期737-740,共4页

先进复合材料以其比强度比模量高、耐高温性能好、耐疲劳性能优越等独特优点获得广泛应用和迅速发展.为了解当前先进复合材料在航空航天领域的应用发展现状,并促进我国航空航天用先进复合材料技术的发展,从材料、制备工艺技术、国内外... 先进复合材料以其比强度比模量高、耐高温性能好、耐疲劳性能优越等独特优点获得广泛应用和迅速发展.为了解当前先进复合材料在航空航天领域的应用发展现状,并促进我国航空航天用先进复合材料技术的发展,从材料、制备工艺技术、国内外发展形势等角度对先进复合材料在航空航天领域的研发及应用进展进行了全面系统的回顾与总结,并探讨了今后的发展与研究方向,以供该领域工程人员参考. 展开更多

关键词 先进复合材料 航空航天 高性能低成本 先进制造工艺

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新型热塑性复合材料细观力学与宏观性能的研究 被引量：2

10

作者 刘文博 王荣国 +1 位作者 矫维成 谢怀勤 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期46-49,共4页

碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮 (CF/ PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜 (CF/ PPES)是一种新型高性能热塑性复合材料 ,制备方法和力学性能的研究是使其得到广泛应用的基础。本工作研究了两种复合材料的预浸热压成型工艺 ,对制备的单向复合材... 碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮 (CF/ PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜 (CF/ PPES)是一种新型高性能热塑性复合材料 ,制备方法和力学性能的研究是使其得到广泛应用的基础。本工作研究了两种复合材料的预浸热压成型工艺 ,对制备的单向复合材料进行了力学性能实验研究 ,并基于复合材料细观结构周期性假设 ,建立了一种细观力学模型。该模型建立起了宏、细观场量的联系 。 展开更多

关键词 CF/PPEK CF/PPES 力学性能 细观力学模型

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CFRP加固RC梁的模糊随机可靠度数值模拟 被引量：3

11

作者 卢少微 谢怀勤 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期181-185,共5页

CFRP加固RC结构可靠度的不确定性,不仅要考虑随机性,也要考虑模糊性。本文根据模糊数学与可靠性理论,研编了引入模糊示性函数的Monte Carlo计算程序,通过试验讨论模糊示性函数的确定方法。利用Matlab软件,直接产生随机变量数组,解决Mont... CFRP加固RC结构可靠度的不确定性,不仅要考虑随机性,也要考虑模糊性。本文根据模糊数学与可靠性理论,研编了引入模糊示性函数的Monte Carlo计算程序,通过试验讨论模糊示性函数的确定方法。利用Matlab软件,直接产生随机变量数组,解决Monte Carlo抽样困难。CFRP加固梁破坏试验获得全部随机变量的统计参量。编制基于Matlab的Monte Carlo计算程序,完成了对CFRP加固RC梁抗弯模糊随机可靠度数值模拟,模拟计算结果得到传统FOSM法验证。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 加固 钢筋混凝土梁 模糊随机可靠度 蒙特卡罗法 Matlab

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CFRP加固RC梁静载荷效应的有限元模拟 被引量：1

12

作者 卢少微 谢怀勤 刘文博 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2006年第2期186-190,共5页

目的应用非线性有限元方法模拟碳纤维复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)梁承载过程中结构的载荷效应(挠度、应力应变和承载力).方法以4根CFRP加固RC试验梁的抗弯试验为依据,讨论了三维有限元分析模型的建立,包括:混凝土、钢筋、CFRP及C... 目的应用非线性有限元方法模拟碳纤维复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)梁承载过程中结构的载荷效应(挠度、应力应变和承载力).方法以4根CFRP加固RC试验梁的抗弯试验为依据,讨论了三维有限元分析模型的建立,包括:混凝土、钢筋、CFRP及CFRP和混凝土界面等单元的选择及本构关系原理,并选择了合适的裂面剪力传递系数.采用商业有限元计算软件ANSYS,模拟了4根CFRP加固RC梁加载的全过程.结果有限元模拟破坏承载力与实际破坏载荷基本接近,误差可控制在15%以内;有限元模拟压区混凝土、受拉钢筋、CFRP应变与实际测量应变在受拉钢筋屈服前基本一致;有限元模拟跨中挠度与试验测量挠度基本吻合.结论证明有限元方法可较好的预测CFRP加固RC梁的静载荷效应. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料(CFRP) 钢筋混凝土(RC)梁 荷载效应 有限元模拟

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基于神经网络遗传算法的CFRP拉挤工艺优化 被引量：1

13

作者 陈幸开 谢怀勤 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1263-1267,共5页

根据固化动力学和传热学理论,建立了碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Polymer)拉挤成型非稳态温度场与固化动力学数学模型.采用有限元与有限差分相结合的方法,结合ANSYS求解耦合场的间接耦合法,对CFRP拉挤过... 根据固化动力学和传热学理论,建立了碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Polymer)拉挤成型非稳态温度场与固化动力学数学模型.采用有限元与有限差分相结合的方法,结合ANSYS求解耦合场的间接耦合法,对CFRP拉挤过程非稳态温度场和固化度进行数值模拟.使用特殊设计制作的铝毛细管封装的布拉格光栅光纤(FBG,Fiber Bragg Gratings)传感器,对温度场进行实时检测;并采用索氏萃取实验测定CFRP制品固化度.模拟与实验结果基本吻合.以数值模拟结果为样本建立反向传播神经网络,训练得到固化炉温度与CFRP固化度之间的非线性相关关系.采用神经网络与遗传算法相结合的方法,优化得出拉挤固化炉三段最佳温度值,结果表明神经网络结合遗传算法优化拉挤工艺参数快捷有效. 展开更多

关键词 碳纤维增强聚合物基复合材料 拉挤 数值模拟 布拉格光栅光纤 神经网络 遗传算法 优化

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可体内降解的骨固定材料的制备研究 被引量：2

14

作者 史晓林 谢怀勤 张贞浴 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期144-146,共3页

为制备强度和韧性都适中且可体内降解的骨固定材料 ,首先借助聚D ,L丙交酯与聚己内酯的扩链反应获得一系列扩链反应聚合物 ;然后通过测定聚合物拉伸强度和降解性能随扩链剂和扩链反应条件的变化规律 ,来选择扩链剂和制定最佳制备工艺 .... 为制备强度和韧性都适中且可体内降解的骨固定材料 ,首先借助聚D ,L丙交酯与聚己内酯的扩链反应获得一系列扩链反应聚合物 ;然后通过测定聚合物拉伸强度和降解性能随扩链剂和扩链反应条件的变化规律 ,来选择扩链剂和制定最佳制备工艺 .利用按上述方法选定的扩链剂和制备工艺 ,最终制备出了拉伸强度为 2 4 .47MPa,延伸率为 1 0 91 % ,降解时间为 6个月 。 展开更多

关键词 骨固定材料 制备 聚己内酯 聚D L丙交酯 生物降解材料

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聚D,L-丙交酯选用增塑剂对外增塑影响的研究

15

作者 史晓林 谢怀勤 +1 位作者 张艳红 张贞浴 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期789-790,795,共3页

研究可体内降解材料D ,L -丙交酯选用外增塑剂以改善力学性能 ,增大降解速度 .采用聚丙交酯的熔融增塑法 ,用高分子万能测试机测试试样的拉伸应力和断裂伸长率 ,并由此计算试样的弹性模量 .结果用柠檬酸三丁酯做聚丙交酯的外增塑剂 ,较... 研究可体内降解材料D ,L -丙交酯选用外增塑剂以改善力学性能 ,增大降解速度 .采用聚丙交酯的熔融增塑法 ,用高分子万能测试机测试试样的拉伸应力和断裂伸长率 ,并由此计算试样的弹性模量 .结果用柠檬酸三丁酯做聚丙交酯的外增塑剂 ,较其他四种增塑剂有明显的医用降解材料的优势 ,具有较高的强度和柔韧性 ,增塑的聚丙交酯可做食品医用降解材料 . 展开更多

关键词 聚D L-丙交酯 增塑剂 降解 共混 人体手术 功能材料 医用材料

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