功能梯度石墨烯增强自旋圆柱壳的振动特性 被引量：1

1

作者 王宇 徐自强 +3 位作者 李昊 王鹏 徐宏达 张颖 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第3期192-200,共9页

目的为了研究旋转状态下功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GPLRC)圆柱壳的振动特性,方法基于改进的Halpin-Tsai微观力学模型与复合材料夹杂理论预测多种分布模式下石墨烯增强结构的等效材料属性。同时,考虑由旋转引起的科氏力与离心力作用... 目的为了研究旋转状态下功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GPLRC)圆柱壳的振动特性,方法基于改进的Halpin-Tsai微观力学模型与复合材料夹杂理论预测多种分布模式下石墨烯增强结构的等效材料属性。同时,考虑由旋转引起的科氏力与离心力作用,采用一阶剪切变形理论对FG-GPLRC自旋圆柱壳的能量表达式进行推导。之后,选取切比雪夫多项式构造位移容许函数,基于Rayleigh-Ritz法对FG-GPLRC自旋圆柱壳的行波振动特性进行分析,得到壳体的动力学微分方程进而求解出行波振动频率。最后,通过与现有文献数据进行对比,验证本文方法的准确性,并分析分层数、转速、石墨烯片的质量分数与分布模式等因素对旋转壳体振动特性的影响。结果石墨烯片分层数为10层时,即可实现对FG-GPLRC自旋圆柱壳振动特性的预测;石墨烯质量分数小于2%时,每增加0.5%,壳体的前后行波频率明显提高;在不同模态下,GPL-X分布模式的壳体行波频率最高,GPL-O分布模式最低,且行波频率随转速的提高而增大;弹性边界条件下,壳体行波振动频率随轴向半波数的增大而增加。结论石墨烯片在GPL-X分布模式下使得FG-GPLRC自旋圆柱壳的等效弹性模量增大,对壳体结构刚度的增强效果最佳,且前后行波频率与壳体转速同步增大。 展开更多

关键词 石墨烯增强材料 Rayleigh-Ritz法 自旋圆柱壳 Halpin-Tasi微观力学模型 弹性边界

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石墨烯增强功能梯度材料板条的热弹性响应 被引量：3

2

作者 梅靖 陈鼎 杨博 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1857-1863,I0001,共8页

研究了石墨烯增强功能梯度复合材料板条的热弹性问题。基于推广后的Mian和Spencer功能梯度板理论,在板厚度方向上考虑热传导引起的稳态温度场,沿板厚方向考虑了三种石墨烯纳米片的分布形式,最终给出了不同边界条件下石墨烯增强功能梯度... 研究了石墨烯增强功能梯度复合材料板条的热弹性问题。基于推广后的Mian和Spencer功能梯度板理论,在板厚度方向上考虑热传导引起的稳态温度场,沿板厚方向考虑了三种石墨烯纳米片的分布形式,最终给出了不同边界条件下石墨烯增强功能梯度板条在温度场作用下的解析解。通过算例分析验证了本文方法的有效性,并讨论了边界条件和石墨烯的分布形式等因素对板条热弹性响应的影响。计算结果表明:石墨烯增强功能梯度材料板条在温度场作用下的热响应与在机械力作用下的弹性响应有较大不同。 展开更多

关键词 石墨烯增强复合材料 功能梯度板条 热弹性 解析解

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石墨烯增强铝基SiC复合材料的动态失效机理与抗侵彻性能 被引量：5

3

作者 徐豫新 眭明斌 +2 位作者 任杰 谢时雨 武岳 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期118-124,共7页

研究石墨烯增强铝基复合材料的动态力学性能、失效机理以及抗侵彻性能.通过静、动态压缩测试掌握了材料在0.001～5 200.000 s^(-1)应变率范围内的力学性能,揭示了该材料的应变率效应,结合光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析了该材料在... 研究石墨烯增强铝基复合材料的动态力学性能、失效机理以及抗侵彻性能.通过静、动态压缩测试掌握了材料在0.001～5 200.000 s^(-1)应变率范围内的力学性能,揭示了该材料的应变率效应,结合光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析了该材料在静、动态压缩下的断裂机理;通过弹道枪试验掌握了该材料与Q235钢面板层叠构成复合结构及12～18 mm厚Q235A钢板的弹道极限速度及极限比吸收能.试验结果表明,Q235A钢/石墨烯增强铝基复合结构的极限比吸收能是12～14 mm厚度范围Q235A钢板的1.79倍,34.10 mm厚石墨烯增强铝基SiC复合材料的极限比吸收能与16.70 mm厚Q235A钢相当. 展开更多

关键词 石墨烯增强铝基SiC复合材料 失效机理 抗侵彻性能

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石墨烯增强铝基复合材料的锻造工艺研究 被引量：2

4

作者 王鹏 王军军 《热加工工艺》 北大核心 2019年第9期165-168,共4页

采用不同的锻造温度进行了石墨烯增强铝基复合材料的锻造,并进行了金相组织和耐磨损性能的测试与分析。结果表明:随始锻温度从410℃提高至500℃、终锻温度从340℃提高至400℃,石墨烯增强铝基复合材料内部的团聚现象先减轻后加重,磨损体... 采用不同的锻造温度进行了石墨烯增强铝基复合材料的锻造,并进行了金相组织和耐磨损性能的测试与分析。结果表明:随始锻温度从410℃提高至500℃、终锻温度从340℃提高至400℃,石墨烯增强铝基复合材料内部的团聚现象先减轻后加重,磨损体积先减小后增大,耐磨损性能先提升后下降。当始锻温度470℃、终锻温度370℃时,石墨烯增强铝基复合材料的磨损体积为16×10^(-3)mm^3。当始锻温度为470℃时,其磨损体积较410℃锻造时减小了33%;当终锻温度为370℃时,其磨损体积较340℃锻造时减小了43%。 展开更多

关键词 石墨烯增强铝基复合材料 始锻温度 终锻温度 耐磨损性能

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0.5%石墨烯增强铝基复合材料的热变形行为 被引量：2

5

作者 娄淑梅 郭广鑫 +1 位作者 刘永强 张苹苹 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期75-79,共5页

在变形温度330450℃,应变速率0.0110s^(-1)条件下对0.5%(质量分数,下同)石墨烯增强铝基复合材料进行热压缩模拟试验,研究了该复合材料的热变形行为,基于流变数据建立了考虑应变补偿的本构方程,基于动态材料学模型构建了热加工图,确定了... 在变形温度330450℃,应变速率0.0110s^(-1)条件下对0.5%(质量分数,下同)石墨烯增强铝基复合材料进行热压缩模拟试验,研究了该复合材料的热变形行为,基于流变数据建立了考虑应变补偿的本构方程,基于动态材料学模型构建了热加工图,确定了优化参数范围并选择一组优化参数进行了材料热挤压有限元模拟。结果表明:复合材料在不同热变形条件下的真应力-应变曲线均呈先上升再下降最后趋于平缓的特征,峰值应力随变形温度的升高或应变速率的减小而减小;复合材料的较优变形温度为410430℃,应变速率为0.010.016s^(-1),有限元模拟发现,在变形温度为420℃,应变速率为0.01s^(-1)条件下可以挤出质量较好的复合材料型材。 展开更多

关键词 石墨烯增强铝基复合材料 热变形行为 本构方程 热加工图

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3D打印石墨烯增强复合材料研究进展 被引量：7

6

作者 仪登豪 冯英豪 +4 位作者 张锦芳 李晓峰 刘斌 梁敏洁 白培康 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期86-94,共9页

近年来,石墨烯优异的力学、热学性能以及大规模量产的可行性,使其成为了研究热点。将石墨烯作为增强相添加到金属、聚合物及陶瓷等材料中,有望提高复合材料的综合性能。针对复合材料性能优化的需求,各种用于制备石墨烯增强复合材料的制... 近年来,石墨烯优异的力学、热学性能以及大规模量产的可行性,使其成为了研究热点。将石墨烯作为增强相添加到金属、聚合物及陶瓷等材料中,有望提高复合材料的综合性能。针对复合材料性能优化的需求,各种用于制备石墨烯增强复合材料的制造方法应运而生。其中,3D打印技术兼具工艺灵活和制备的产品性能优异的优点,引起了学者的广泛关注。然而,石墨烯自身密度低、比表面积大且易团聚,对复合材料的力学性能会造成不利影响,且其与陶瓷或金属基体的润湿性差,无法形成良好的界面结合。因此,如何将石墨烯均匀分散于复合材料中一直是学者们的研究重点,目前开发的分散方法有溶液混合法、熔体混合法、原位混合法和机械球磨法等。其中,将石墨烯分散于金属基粉体或陶瓷基粉体中的方法主要有溶液混合和机械球磨,石墨烯均匀分散于基体中不仅能提高复合材料的力学性能,还能改善其与基体的界面结合。研究较多的石墨烯增强聚合物复合材料混合方法主要有溶液混合、熔体混合和原位混合等,利用上述方法得到的三维样品力学性能、导热和导电性能均有较大提升,且应用于生物医学或储能领域表现出良好的生物或电学性能。本文从金属基复合材料、聚合物基复合材料及陶瓷基复合材料三个方面综述了3D打印石墨烯增强复合材料的研究进展,从制粉和成形两个角度详细阐述了石墨烯增强复合材料在3D打印方面的应用。期待未来石墨烯增强复合材料可以广泛应用于能源器件、生物支架及航天航空等领域,为材料的研究拓展更广阔的空间。 展开更多

关键词 3D打印 石墨烯增强复合材料 金属 高分子聚合物 陶瓷

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功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动 被引量：9

7

作者 庞有卿 王爱文 +1 位作者 郝育新 陈鸿燕 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期558-565,I0006,I0007,共10页

基于高阶函数剪切变形板理论,研究了可移动简支边界条件下功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动。利用修正的Halpin-Tsai模型估计了复合材料的等效杨氏模量。基于Hamilton原理构建其偏微分方程。通过Navier方法计算得到了板的量纲为... 基于高阶函数剪切变形板理论,研究了可移动简支边界条件下功能梯度石墨烯增强复合材料板的自由振动。利用修正的Halpin-Tsai模型估计了复合材料的等效杨氏模量。基于Hamilton原理构建其偏微分方程。通过Navier方法计算得到了板的量纲为一的频率,并与已有成果进行了比较,验证了本文计算模型的优越性。数值计算结果表明:功能梯度石墨烯增强复合材料板的量纲为一的基频受石墨烯小块的分布模式影响很大,随着石墨烯含量的增加而单调增加;固定石墨烯小块的厚度和长宽比,量纲为一的基频随着长厚比的增加而单调增加。 展开更多

关键词 功能梯度 石墨烯增强复合材料 高阶剪切变形理论 自由振动

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石墨烯片增强纳米复合材料微米圆柱壳的振动和稳定性

8

作者 张飞 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第32期13965-13972,共8页

基于一阶剪切变形壳理论和应变梯度弹性理论(strain gradient elasticity theory,SGET),研究石墨烯片增强纳米复合材料(graphene platelets-reinforced nanocomposite,GPLRNC)微米圆柱壳的稳定性和自由振动。首先,通过Hamilton变分原理... 基于一阶剪切变形壳理论和应变梯度弹性理论(strain gradient elasticity theory,SGET),研究石墨烯片增强纳米复合材料(graphene platelets-reinforced nanocomposite,GPLRNC)微米圆柱壳的稳定性和自由振动。首先,通过Hamilton变分原理得到系统模型的控制微分方程。其次,利用Navier法获得GPLRNC微米壳的固有频率和临界屈曲载荷的解析解。结果表明:石墨烯片(graphene platelets,GPLs)的充填质量和分布模式影响微米壳的稳定性和振动特性。当壳体内部石墨烯片的质量分数给定时,微米壳在石墨烯片的O-GPLRNC分布下具有最高的固有频率和临界屈曲载荷,在X-GPLRNC分布下则反之。此外,材料长度尺度参数、石墨烯片几何尺寸和微米壳几何尺寸对GPLRNC微米圆柱壳的稳定性和自由振动具有重要影响。 展开更多

关键词 石墨烯片增强纳米复合材料(GPLRNC) 微米圆柱壳 应变梯度弹性理论(SGET) 一阶剪切变形壳理论 稳定性 自由振动

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石墨烯增强钛基复合材料界面调控及强韧化机理研究进展 被引量：6

9

作者 弭光宝 陈航 +1 位作者 李培杰 曹春晓 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期20-35,共16页

高超声速飞行器等航空装备的快速发展对钛合金综合性能及应用水平提出更高要求。采用传统热工艺技术制备钛合金的性能已经接近或达到理论极限。传统技术很难大幅提高钛合金的综合性能,探寻石墨烯技术改性钛合金成为一个重要发展方向。然... 高超声速飞行器等航空装备的快速发展对钛合金综合性能及应用水平提出更高要求。采用传统热工艺技术制备钛合金的性能已经接近或达到理论极限。传统技术很难大幅提高钛合金的综合性能,探寻石墨烯技术改性钛合金成为一个重要发展方向。然而,钛合金中石墨烯的界面反应控制难度大,如何获得具有良好结合强度的石墨烯/钛界面是石墨烯增强钛基复合材料性能提升的基础与关键。本文在分析制约石墨烯增强钛基复合材料发展系列问题基础上,重点介绍石墨烯增强钛基复合材料微观组织、界面特征以及静态/动态力学性能、摩擦磨损、抗氧化性能和石墨烯强韧化机理等方面的研究进展,探讨现阶段解决石墨烯增强钛基复合材料分散均匀性、界面结合性和组织致密性的方案和优缺点,最后指出该类型材料在界面调控、大规模制备和性能稳定性等方面技术面临的挑战,并提出该类型材料发展应与理论计算技术、先进制备技术和特种功能应用相结合,深化界面优化设计和可控制备,拓宽应用领域。 展开更多

关键词 石墨烯增强钛基复合材料 组织和界面 性能 强化机理 制备技术

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石墨烯增强铜基复合材料制备工艺及性能的研究进展 被引量：4

10

作者 潘信诚 林政淇 +1 位作者 杨柳 邓丽萍 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-10,共10页

作为常用的金属材料,铜因强度较低而应用范围受限,石墨烯具有优异的综合性能,作为极具潜力的增强体而受到广泛关注。石墨烯增强铜基复合材料兼具了铜和石墨烯的优良性能而成为了重要的研究对象。介绍了石墨烯增强铜基复合材料的制备工... 作为常用的金属材料,铜因强度较低而应用范围受限,石墨烯具有优异的综合性能,作为极具潜力的增强体而受到广泛关注。石墨烯增强铜基复合材料兼具了铜和石墨烯的优良性能而成为了重要的研究对象。介绍了石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺与综合性能,重点讨论了各种制备工艺的特点、强化机制、构型设计,总结了针对复合界面结合弱与石墨烯分散困难这2类主要技术难点的解决途径,最后对石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺进行了展望。 展开更多

关键词 石墨烯增强铜基复合材料 制备工艺 构型设计 强化机制

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石墨烯增强ZL205A铝合金机械凸轮轴的铸造工艺研究 被引量：3

11

作者 王家珂 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2018年第21期115-118,共4页

采用不同浇注温度对石墨烯增强材料ZL205A铝合金凸轮轴进行了铸造,并对试样进行了冲击性能和耐磨损性能的测试与对比分析。结果表明:随浇注温度从660℃升温至780℃,试样的冲击性能和耐磨损性能呈现先增加后减小的变化。石墨烯增强材料... 采用不同浇注温度对石墨烯增强材料ZL205A铝合金凸轮轴进行了铸造,并对试样进行了冲击性能和耐磨损性能的测试与对比分析。结果表明:随浇注温度从660℃升温至780℃,试样的冲击性能和耐磨损性能呈现先增加后减小的变化。石墨烯增强材料机械凸轮轴的最佳浇注温度优选为740℃。 展开更多

关键词 铸造工艺 浇注温度 机械凸轮轴 冲击性能 耐磨损性能 石墨烯增强材料

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四边简支功能梯度石墨烯增强复合材料厚板的自由振动分析 被引量：1

12

作者 雷芳明 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第4期166-172,共7页

基于准三维板理论,研究了四边简支功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)厚板的自由振动行为.通过改进的Halpin-Tsai模型计算了不同分布模式下FG-GRC厚板的有效性能,利用Hamilton原理构建其控制方程,并根据Navier法求解.通过参数研究部分... 基于准三维板理论,研究了四边简支功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)厚板的自由振动行为.通过改进的Halpin-Tsai模型计算了不同分布模式下FG-GRC厚板的有效性能,利用Hamilton原理构建其控制方程,并根据Navier法求解.通过参数研究部分揭示了石墨烯纳米片(GPLs)的重量分数、FG-GRC板的总层数、GPLs分布模式、宽厚比以及长宽比对四边简支FG-GRC厚板自由振动固有频率的影响.由于准三维板理论考虑了厚度拉伸效应,因此在厚板计算中比经典板理论、一阶板理论和Reddy三阶板理论更为精确. 展开更多

关键词 功能梯度石墨烯增强复合材料 厚板 准三维板理论 Navier法 自由振动

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基体配比对VIHPS制备GO-CF/EP复合材料微观组织与形状记忆性能的影响

13

作者 马玉钦 吕晋书 +4 位作者 阮鸥 徐津 任斌 王刚锋 庞利沙 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期345-355,共11页

碳纤维混杂增强复合材料由于具有重量轻、可设计性强等诸多优点,广泛用于汽车、海洋、航空航天等行业.根据固化剂与环氧树脂的配比化学原理,计算出石墨烯-碳纤维混杂增强树脂基(GO-CF/EP)复合材料的最佳配比为1∶5,并采用真空浸渗热压... 碳纤维混杂增强复合材料由于具有重量轻、可设计性强等诸多优点,广泛用于汽车、海洋、航空航天等行业.根据固化剂与环氧树脂的配比化学原理,计算出石墨烯-碳纤维混杂增强树脂基(GO-CF/EP)复合材料的最佳配比为1∶5,并采用真空浸渗热压成型工艺(VIHPS)制备1∶2~1∶7共六个配比的试样,结合形状记忆性能测试及微观形貌的观察,得到固化剂与环氧树脂实际最佳配比.实验结果表明,GO-CF/EP复合材料性能主要取决于体系中交联度的大小,交联度越大,复合材料的形状记忆性能越好,微观组织形貌也较理想.当基体配比为1∶5时,GO-CF/EP复合材料体系中交联度最大,微观形貌呈现均匀致密的状态,形状固定率最大,为95.90%;形状回复率最大,为95.40%;形状回复时间最短,为80.30 s;形状回复力最大,为9.48 N.当基体配比为1∶2或1∶7时,固化剂过量或不足,交联度较小,微观组织形貌中有大量的基体聚集区,其形状记忆性能下降,形状固定率及回复率也相应减小,分别为82.99%,81.66%,81.91%,78.75%;形状回复力分别只有5.20 N和5.50 N. 展开更多

关键词 石墨烯-碳纤维混杂增强树脂基复合材料 交联度 真空浸渗热压成型工艺 基体配比 形状记忆性能

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改进Reddy型三阶剪切变形理论下FG-GRC板弯曲和模态分析的无网格法 被引量：1

14

作者 杨立军 陈孔 陈卫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期79-87,305,共10页

基于含7个自由度变量的改进Reddy型三阶剪切变形理论(third-order deformation theory,TSDT)假设,采用稳定移动最小二乘近似(stabilized moving least-square approximation,SMLS)的无网格法研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(functiona... 基于含7个自由度变量的改进Reddy型三阶剪切变形理论(third-order deformation theory,TSDT)假设,采用稳定移动最小二乘近似(stabilized moving least-square approximation,SMLS)的无网格法研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene-reinforced composite,FG-GRC)板结构的静态线性弯曲和自振模态。通过Halpin-Tsai模型来估算材料的有效弹性模量,有效质量密度和泊松比由混合定律确定。利用最小势能原理和Hamition原理分别推导了FG-GRC板的线性弯曲和自振频率无网格控制方程。由于基于SMLS构造的形函数不满足克罗内克条件,故采用完全转换法处理本质边界条件。该研究首先介绍了基于TSDT下FG-GRC板的SMLS离散模型;随后通过与已有成果进行比较,检验了本文方法的收敛性及准确性;最后数值分析了石墨烯片(graphene platelets,GPLs)分布模式,质量分数、几何参数、总层数及边界条件等对FG-GRC板结构弯曲和模态的影响。 展开更多

关键词 改进Reddy型三阶剪切变形理论(TSDT) 功能梯度石墨烯增强复合材料板 稳定移动最小二乘近似(SMLS) 线性弯曲 自振频率

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