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二氧化硅纳米颗粒协同碳纤维增强复合材料防滑和耐磨性能研究 被引量：1
1
作者 郑占模 董从林 +1 位作者 袁成清 白秀琴 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期593-607,共15页
为了增强摩擦制动材料的防滑性能和耐磨性能,采用具有高强度的碳纤维(CF)和优异增摩性能的二氧化硅纳米颗粒(SiO_(2) NPs)改性聚氨酯(TPU)并制备新型SiO_(2) NPs/CF/TPU复合材料,探究不同质量分数SiO_(2) NPs和CF对复合材料表面在水润... 为了增强摩擦制动材料的防滑性能和耐磨性能,采用具有高强度的碳纤维(CF)和优异增摩性能的二氧化硅纳米颗粒(SiO_(2) NPs)改性聚氨酯(TPU)并制备新型SiO_(2) NPs/CF/TPU复合材料,探究不同质量分数SiO_(2) NPs和CF对复合材料表面在水润滑条件下摩擦学性能的影响.结果表明:SiO_(2) NPs与摩擦副表面微粗糙峰之间的啮合作用将纯TPU材料的黏着磨损行为转变为磨粒磨损,摩擦系数从0.15增大到0.6,改善了复合材料的防滑性能,但降低了其耐磨性能.添加CF有利于改善复合材料在摩擦磨损过程中的失效行为,提高复合材料的耐磨性能.另一方面,由于SiO_(2) NPs和CF的疏水性,改性复合材料的水接触角从67.55°增大到了112.10°,将亲水性TPU转变为疏水性复合材料,降低了水分子在摩擦表面的吸附性,削弱了水的润滑作用,进一步改善其在湿滑环境下的防滑性能.当SiO_(2) NPs和CF的质量分数分别为3%和9%时,改性复合材料的摩擦系数稳定在0.5附近,平均摩擦系数增大了204.26%,与质量分数12%的SiO_(2) NPs改性复合材料相比,磨损率下降了96.28%,表现出优异的防滑与耐磨性能.该研究可为设计和制造在湿滑环境下具有优异防滑性能和耐磨性能的摩擦制动材料提供参考. 展开更多
关键词 二氧化硅纳米颗粒 碳纤维 热塑性聚氨酯 防滑性能 耐磨性能
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环氧化硅橡胶/甲基硅橡胶增韧PA6/CF复合材料的制备与性能研究
2
作者 张伟臻 张琦 +2 位作者 李源 卢咏来 张师军 《中国塑料》 北大核心 2025年第3期7-11,共5页
采用熔融共混法制备环氧化硅橡胶/甲基硅橡胶(ESR-5/PDMS)增韧聚酰胺6/碳纤维复合材料,研究了ESR-5/PDMS复配增韧体系中环氧基团含量对PA6基复合材料力学性能、冲击性能、耐热性能和微观结构的影响。结果表明,当增韧复配体系中ESR-5和P... 采用熔融共混法制备环氧化硅橡胶/甲基硅橡胶(ESR-5/PDMS)增韧聚酰胺6/碳纤维复合材料,研究了ESR-5/PDMS复配增韧体系中环氧基团含量对PA6基复合材料力学性能、冲击性能、耐热性能和微观结构的影响。结果表明,当增韧复配体系中ESR-5和PDMS各为10份时,通过原位接枝反应提高了硅橡胶与PA6的界面作用力,从而提高复合材料的抗冲击和抗损伤能力,23、-20、-60℃的缺口冲击强度相较于PA6/CF复合材料分别提高了73.6%、178.0%、196.8%,在低温环境下表现出优异的抗冲击性能,并且最大程度地降低弹性体的引入使体系力学性能下降的影响;同时改善了复合材料的热稳定性能,ESR-5/PDMS增韧体系为碳纤维增强聚酰胺6复合材料在低温环境下的应用提供了可行性方案。 展开更多
关键词 环氧化硅橡胶 聚酰胺6 碳纤维增强复合材料 增韧改性
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MXene-氧化石墨烯改性碳纤维/聚乳酸复合材料制备及其力学性能 被引量：3
3
作者 左红梅 高敏 +2 位作者 阮芳涛 邹梨花 徐珍珍 《纺织学报》 北大核心 2025年第1期9-15,共7页
为提高聚乳酸(PLA)的力学性能,以碳纤维(CF)为增强体,研究了CF、聚乙烯亚胺(PEI)和MXene-氧化石墨烯(MXene-GO)改性CF对PLA力学性能的影响。首先,通过PEI在CF表面引入活性胺基基团,得到PEI-CF;其次,通过MXene-GO改性CF-PEI;最后,通过双... 为提高聚乳酸(PLA)的力学性能,以碳纤维(CF)为增强体,研究了CF、聚乙烯亚胺(PEI)和MXene-氧化石墨烯(MXene-GO)改性CF对PLA力学性能的影响。首先,通过PEI在CF表面引入活性胺基基团,得到PEI-CF;其次,通过MXene-GO改性CF-PEI;最后,通过双螺杆挤出机和注射成型方法制备了不同CF/PLA复合材料,探究了PEI和不同MXene-GO质量分数改性CF对CF/PLA复合材料力学性能的影响。结果表明:PEI和MXene-GO改性后CF/PLA复合材料的弹性模量得到了改善;由于纤维的长度小于临界增强长度,PEI和MXene-GO改性对CF/PLA复合材料的拉伸强度影响较小;此外,随着MXene-GO的添加及其质量分数的增加,CF-PEI/PLA复合材料拉伸断裂面越来越不平整,PEI-MXene-GO改性后的CF/PLA复合材料断裂面出现断裂碎片。 展开更多
关键词 碳纤维 氧化石墨烯 过渡金属碳/氮化物 纤维表面改性 纤维增强复合材料 聚乳酸
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SiC/SiO_(2)复合涂层对碳纤维及其复合材料抗氧化性能影响研究
4
作者 闫海波 陶佳栋 +3 位作者 周子涵 黄志雄 石敏先 丁杰 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期130-138,共9页
采用溶胶-凝胶法和先驱体浸渍裂解法在碳纤维表面制备了一种SiC/SiO_(2)复合涂层,并使用热压罐工艺制备了碳纤维增强酚醛树脂基复合材料,测试了复合材料在600℃、800℃、1000℃下氧化后的弯曲强度,研究了涂层对碳纤维及其复合材料抗氧... 采用溶胶-凝胶法和先驱体浸渍裂解法在碳纤维表面制备了一种SiC/SiO_(2)复合涂层,并使用热压罐工艺制备了碳纤维增强酚醛树脂基复合材料,测试了复合材料在600℃、800℃、1000℃下氧化后的弯曲强度,研究了涂层对碳纤维及其复合材料抗氧化性能的影响。结果表明:经过在1000℃空气下的氧化,复合涂层碳纤维/酚醛树脂复合材料弯曲强度为60 MPa,是相同条件下的原始碳纤维/酚醛树脂复合材料弯曲强度的3.3倍,SiC/SiO_(2)涂层对碳纤维有较好的抗氧化效果且会使复合材料具备一定的弯曲强度。在SiC/SiO_(2)涂层的协同保护下,复合涂层碳纤维/酚醛树脂复合材料在氧乙炔火焰下表现出更好的耐烧蚀性能。 展开更多
关键词 SiC/SiO_(2)复合涂层 碳纤维 树脂基复合材料 抗氧化性能 弯曲性能 耐烧蚀性能
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PP-g-MAH与氨基化纳米二氧化硅协同增强CF/PP复合材料
5
作者 王海旭 孙进 +4 位作者 赵巍 时振堂 潘雨曦 刘程 蹇锡高 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期41-47,共7页
树脂本身强度及树脂与碳纤维之间的界面强度是影响连续碳纤维增强热塑性复合材料力学性能的重要因素。为了提高连续碳纤维增强聚丙烯基(CF/PP)热塑性树脂基复合材料的力学性能,本文通过添加马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)及氨基化纳米二... 树脂本身强度及树脂与碳纤维之间的界面强度是影响连续碳纤维增强热塑性复合材料力学性能的重要因素。为了提高连续碳纤维增强聚丙烯基(CF/PP)热塑性树脂基复合材料的力学性能,本文通过添加马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)及氨基化纳米二氧化硅(SiO_(2)-NH_(2))对高熔指PP进行改性,先后通过熔融浸渍和热压成型,制备连续碳纤维增强聚丙烯热塑性树脂基复合材料。结果表明:添加PP-g-MAH与SiO_(2)-NH_(2)使PP的结晶度提升2.5%,拉伸强度提升4.8%,弯曲强度提升5.3%;CF/PP复合材料的弯曲强度和层间剪切强度分别达到543.7 MPa和17.2 MPa,分别提升112.2%和66.0%。 展开更多
关键词 连续碳纤维增强热塑性树脂基复合材料 聚丙烯 力学性能 氨基化纳米二氧化硅 马来酸酐接枝聚丙烯
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激光去除碳纤维复合材料表面树脂工艺试验及胶接性能研究
6
作者 王伟 王蔚 +4 位作者 姚天昊 纪冬 田硕 刘伟军 卞宏友 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期172-184,共13页
在航空航天复合材料使用过程中,不可避免地要与金属材料进行连接,因此保障接头的强度尤为重要。采用脉冲光纤激光器对碳纤维复合材料(CFRP)表面的树脂进行激光去除,研究了激光能量密度和激光行进速度对去除后试样的微观形貌及元素含量... 在航空航天复合材料使用过程中,不可避免地要与金属材料进行连接,因此保障接头的强度尤为重要。采用脉冲光纤激光器对碳纤维复合材料(CFRP)表面的树脂进行激光去除,研究了激光能量密度和激光行进速度对去除后试样的微观形貌及元素含量的影响规律。选用不同参数组合进行清洗试验,分析清洗后表面接触角和自由能的变化规律。然后进行胶接实验,并在胶接后对胶接件进行拉伸测试和疲劳测试,分析断面形貌来验证激光去除树脂对胶接性能的影响。研究结果表明,树脂的去除量随着激光能量密度的增加或行进速度的减小而逐渐变多;在试验中,当激光能量密度为6.37 J/cm^(2)、激光行进速度为4 mm/s时,基体表面的接触角最小,表面自由能最高,拉伸强度是未清洗表面的两倍以上,并且具有良好的疲劳特性。通过工艺参数的合理选择可以有效去除CFRP表面树脂,并获得较好的表面形貌,同时也能保证碳纤维没有损伤,提升其胶接后的力学性能。最后,通过分析确定了表面树脂去除机制为烧蚀气化和振动效应。 展开更多
关键词 激光去除 碳纤维复合材料 微观形貌 机械性能 树脂
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碳纤维增强型复合材料分层缺陷的中频涡流C扫描成像检测
7
作者 王楠 何存富 +2 位作者 刘秀成 梁雪斌 李鹏 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第8期897-907,共11页
碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视... 碳纤维增强型复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)在制备和服役过程中容易诱发多种损伤,其中分层缺陷对材料的潜在破坏性最大。针对CFRP中分层缺陷的检测问题,采用涡流C扫描检测技术对碳纤维复合材料板内分层缺陷进行可视化成像。基于成像结果,建立数学统计模型对缺陷面积进行重构,通过分析不同阈值对重构效果的影响以实现涡流对分层缺陷面积检测精度的量化评估。在此基础上,研究缺陷埋深与不同方向涡流特征曲线的变化规律,揭示涡流对板内分层缺陷深度的检测能力。试验结果表明,建立的中频(小于1 MHz)涡流C扫描成像系统可以实现CFRP板内最小直径5 mm、埋深0.5 mm分层缺陷的三维成像与定量评估。研究工作为碳纤维复合材料板内分层缺陷的无损检测与评估提供了一种可行思路。 展开更多
关键词 碳纤维增强型复合材料 分层缺陷 涡流 C扫描成像 缺陷面积 深度
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金属与碳纤维增强热塑性复合材料连接研究进展
8
作者 檀财旺 刘浩然 +3 位作者 苏健晖 张雪妍 陈波 宋晓国 《航空制造技术》 北大核心 2025年第16期86-104,共19页
碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(Carbon fiber-reinforced thermoplastic composites,CFRTP)作为新一代轻量化结构材料,凭借其优异的比强度、比模量及抗疲劳特性,已成为航空航天领域替代传统金属构件的战略材料。通过实现CFRTP与航空... 碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(Carbon fiber-reinforced thermoplastic composites,CFRTP)作为新一代轻量化结构材料,凭借其优异的比强度、比模量及抗疲劳特性,已成为航空航天领域替代传统金属构件的战略材料。通过实现CFRTP与航空铝合金、钛合金等金属材料的可靠连接,可使结构件整体减重达30%~40%,同时兼具金属的高导热性和复合材料的耐腐蚀优势,这对提升飞行器推重比和燃油效率具有显著价值。由于异种材料之间理化性能差异较大,在生产过程中混合应用多种轻量化材料仍面临巨大挑战。本文总结了近年来金属与CFRTP连接技术的国内外研究成果,包括连接工艺、连接机制以及界面调控方法。首先介绍了金属/CFRTP主要连接工艺与研究进展,进一步概括了热连接界面改性的原理,并分别展开论述了金属与CFRTP界面机械嵌合调控与界面化学键合调控两种调控方法。最后,系统梳理并总结了当前金属与CFRTP连接研究进展与存在的关键问题,并对其未来的发展做出展望,为新一代航空航天装备的轻量化设计提供理论支撑和技术保障。 展开更多
关键词 轻量化 异种材料连接 碳纤维增强热塑性复合材料 热连接 界面调控
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考虑不确定因素的碳纤维复合材料车门内板区间可靠性优化
9
作者 张东东 张乐迪 +2 位作者 刘正虎 赵礼辉 高大威 《机械设计》 北大核心 2025年第7期36-44,共9页
对于汽车轻量化结构设计,各种不确定因素对设计的可靠性产生重要影响。以碳纤维增强复合材料(CFRP)的车门内板作为研究对象,讨论了基于安全因子的确定性优化设计结果的波动性;引入可靠性的区间可能度(RPDI),用以描述不确定因素对车门性... 对于汽车轻量化结构设计,各种不确定因素对设计的可靠性产生重要影响。以碳纤维增强复合材料(CFRP)的车门内板作为研究对象,讨论了基于安全因子的确定性优化设计结果的波动性;引入可靠性的区间可能度(RPDI),用以描述不确定因素对车门性能的影响程度;采用区间数表征材料性能分散、单层CFRP板厚度公差和载荷波动等不确定性,以车门内板的质量最小作为优化目标、单层板厚度作为设计变量、静态工况下车门内板的变形响应及单层板最大失效因子作为约束条件,建立CRFP车门内板的区间可靠性优化模型;最后结合Kriging近似模型和嵌套遗传算法对区间优化模型进行求解,并将优化结果与确定性优化结果进行了比较。结果表明:构建的CRFP车门内板区间可靠性优化方法能够考虑CFRP铺层厚度公差、材料性能及载荷波动等不确定因素对优化设计的影响,保证设计结果可靠性的同时能够充分利用材料,实现轻量化设计。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 车门内板 区间可能度 可靠性优化 嵌套遗传算法
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不同温度下碳纤维复合材料-钢胶接界面黏结性能研究
10
作者 刘伟 杨继 +2 位作者 袁春辉 夏旭 张锦光 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期39-45,70,共8页
本文针对RN136N/HN136N双组分胶黏剂研究了钢与碳纤维复合材料胶接连接在10~90℃下的力学特性,首先基于内聚力模型对界面力学行为进行了仿真分析,其次开展了不同温度下碳纤维复合材料-钢单搭接样件的拉伸剪切试验,研究了界面的破坏模式... 本文针对RN136N/HN136N双组分胶黏剂研究了钢与碳纤维复合材料胶接连接在10~90℃下的力学特性,首先基于内聚力模型对界面力学行为进行了仿真分析,其次开展了不同温度下碳纤维复合材料-钢单搭接样件的拉伸剪切试验,研究了界面的破坏模式和极限承载力等。结果表明:样件的破坏模式与温度具有较大的相关性。样件在30℃时的极限承载力最高,其极限承载力与界面黏结刚度随温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势。仿真的极限承载力与试验结果较为吻合。研究还发现在低应力状态下,接头整体应力分布较为均匀,在较高的应力水平下,接头的中部会承受较大的拉伸应力,两侧会承受较大的剪切应力。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 胶接界面 内聚力单元 破坏模式 极限承载力
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碳纤维复合材料超声振动辅助钻孔工艺参数多目标优化方法
11
作者 秦国华 赖晓春 +1 位作者 金杨杨 王华敏 《计算机集成制造系统》 北大核心 2025年第8期2806-2815,共10页
碳纤维复合材料(CFRP)因其优越性能被广泛应用于航空航天领域,但在钻孔加工时,容易产生毛刺、分层和撕裂等缺陷,严重影响其发展应用。为了准确分析与预测CFRP钻孔过程中的分层缺陷,通过层内材料Hashin-Puck失效准则和Cohesive黏性层损... 碳纤维复合材料(CFRP)因其优越性能被广泛应用于航空航天领域,但在钻孔加工时,容易产生毛刺、分层和撕裂等缺陷,严重影响其发展应用。为了准确分析与预测CFRP钻孔过程中的分层缺陷,通过层内材料Hashin-Puck失效准则和Cohesive黏性层损伤失效机制,建立了CFRP超声振动钻孔有限元模型。与实验结果对比分析可知,轴向力和分层因子仿真值的最大误差分别为8.68%和5.54%。其次,构建了轴向力和分层因子的遗传优化神经网络预测模型,实验结果表明轴向力平均误差为3.60%,最大相对误差为7.06%。最后,建立了质量指标和效率指标为最小的多目标优化模型,并用MOEA/D遗传算法对模型求解,为CFRP钻孔工艺参数的合理选择提供切实可行的理论基础。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 超声振动钻孔 Hashin-Puck失效准则 分层因子 神经网络 MOEA/D遗传算法
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碳纤维复合材料在舞蹈器械制作中的应用
12
作者 孙瑜浛 《塑料工业》 北大核心 2025年第5期208-208,共1页
随着国民生活水平的提升,业余舞蹈学习者的人数激增。舞蹈作为一种表演艺术,需要表演者利用身体柔韧性及平衡感,完成高难度舞蹈动作。而舞蹈表演者为呈现最佳状况,往往需要借助器械反复训练,以提高对肌肉的控制力。传统舞蹈器械材料虽... 随着国民生活水平的提升,业余舞蹈学习者的人数激增。舞蹈作为一种表演艺术,需要表演者利用身体柔韧性及平衡感,完成高难度舞蹈动作。而舞蹈表演者为呈现最佳状况,往往需要借助器械反复训练,以提高对肌肉的控制力。传统舞蹈器械材料虽然能满足舞蹈训练需求,但在长期使用中,材料的韧性变差、生锈变形问题不断突现,可能对使用者造成伤害。碳纤维复合材料因具备强度高、质量轻便、耐腐蚀、易加工等特点,能为舞蹈训练及表演提供安全、高效的解决方案。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 舞蹈器械 业余舞蹈学习者
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碳纤维增强复合材料阻尼性能的研究进展
13
作者 孙国栋 吕龙飞 +5 位作者 解静 贾研 康凯 郑斌 尹昭怡 田清来 《材料导报》 北大核心 2025年第6期256-266,共11页
针对工程应用中不可避免的振动、冲击和噪声等引起的零件失效、精度下降和结构损伤等一系列负面影响,材料阻尼性能的研究和预测显得尤为重要。碳纤维增强复合材料作为结构材料,其阻尼性能受到国内外专家学者的广泛关注。本文阐述了碳纤... 针对工程应用中不可避免的振动、冲击和噪声等引起的零件失效、精度下降和结构损伤等一系列负面影响,材料阻尼性能的研究和预测显得尤为重要。碳纤维增强复合材料作为结构材料,其阻尼性能受到国内外专家学者的广泛关注。本文阐述了碳纤维增强复合材料的阻尼来源和预测阻尼性能的主要方法,以树脂基、陶瓷基、碳质基、金属基和夹层材料为例,介绍了国内外专家学者在基体改性、夹层材料和损伤破坏对碳纤维增强复合材料阻尼性能的影响方面的主要研究成果,并对碳纤维增强复合材料阻尼性能的研究进行了总结。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 阻尼性能 基体改性 夹层材料 损伤破坏
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高强中模型碳纤维树脂基复合材料冲击损伤比较研究
14
作者 李珂 巴金石 李伟东 《材料导报》 北大核心 2025年第S1期736-738,共3页
对国产高强中模型碳纤维环氧、双马树脂基复合材料层合板分别进行了冲击试验和冲击后压缩强度试验,获得了不同冲击能量下的凹坑深度、冲击后压缩强度以及压缩破坏应变等数据。通过对试验结果分析可知:两种复合材料的冲击能量—凹坑深度... 对国产高强中模型碳纤维环氧、双马树脂基复合材料层合板分别进行了冲击试验和冲击后压缩强度试验,获得了不同冲击能量下的凹坑深度、冲击后压缩强度以及压缩破坏应变等数据。通过对试验结果分析可知:两种复合材料的冲击能量—凹坑深度曲线和凹坑深度—剩余压缩强度曲线均存在拐点。冲击能量低于40 J时环氧树脂基复合材料损伤阻抗性能高于双马树脂基复合材料;冲击能量高于40 J时存在相反关系。凹坑深度小于2 mm时,环氧树脂基复合材料损伤容限性能高于双马树脂基复合材料,大于2 mm时两者性能相当。两种复合材料层合板在6.7 J/mm冲击能量下的冲击后压缩强度(CAI)差异较大,在目视勉强可见损伤(BVID)下的CAI差异较小。 展开更多
关键词 高强中模型碳纤维 环氧树脂基复合材料 双马树脂基复合材料 冲击损伤 损伤阻抗
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碳纤维增强树脂复合材料制孔技术研究进展
15
作者 袁艳萍 郭筱然 +2 位作者 王文博 陈磊 汪洋 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第7期835-850,共16页
碳纤维增强树脂复合材料是以碳纤维为增强体、树脂为基体的复合材料,因其质量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优良特性,逐渐替代了许多传统金属材料,广泛应用于航空航天、车辆制造、船舶运输等领域。碳纤维增强树脂复合材料的各向异性及非均质特... 碳纤维增强树脂复合材料是以碳纤维为增强体、树脂为基体的复合材料,因其质量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优良特性,逐渐替代了许多传统金属材料,广泛应用于航空航天、车辆制造、船舶运输等领域。碳纤维增强树脂复合材料的各向异性及非均质特性给加工带来了极大挑战和困难,尤其是大型复合材料的连接装配避免不了小孔结构的加工,但是孔周围产生的应力集中会显著降低连接件的抗疲劳性能。基于此,该文系统综述了碳纤维增强树脂复合材料的制孔方法及其特点。首先,阐述了不同加工工艺下碳纤维增强树脂复合材料制孔的研究进展,并分析了不同工艺下产生的主要缺陷,包括孔的表面形貌特征(如边沿毛刺、撕裂、热影响区、表面粗糙度等)和孔的侧壁形貌特征(如纤维分层、孔锥度、侧壁粗糙度等)。其次,针对复材层板的强度和破坏模式,综述了孔加工对复材层板性能的影响。最后,总结和讨论了碳纤维增强树脂复合材料制孔技术的发展趋势和前景。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂复合材料 孔加工 缺陷 工艺研究 开孔拉伸 数值模拟
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碳纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的力学性能和耐久性能研究
16
作者 王信君 李平昌 《塑料工业》 北大核心 2025年第7期40-46,71,共8页
为获得具有良好耐久性能的乙烯基酯树脂(VE)基复合材料,以碳纤维(CF)为增强材料,采用熔融灌注法制备了碳纤维/乙稀基酯树脂复合材料(CF/VE)。采用红外光谱(FTIR)分析、拉伸性能、弯曲性能和吸湿率等测试方法,对CF/VE的力学性能和耐久性... 为获得具有良好耐久性能的乙烯基酯树脂(VE)基复合材料,以碳纤维(CF)为增强材料,采用熔融灌注法制备了碳纤维/乙稀基酯树脂复合材料(CF/VE)。采用红外光谱(FTIR)分析、拉伸性能、弯曲性能和吸湿率等测试方法,对CF/VE的力学性能和耐久性能进行了研究。研究表明,VE在不同介质中浸泡会发生一定程度的水解,且NaOH溶液影响最大。VE在去离子水、H_(2)SO_(4)溶液和NaCl溶液中的吸湿率符合Fick扩散定律,而VE在NaOH溶液吸湿率在60 d之前符合Fick扩散定律,60 d之后吸湿率显著增长。CF显著提高了CF/VE的力学性能,CF/VE拉伸强度和弯曲强度是纯VE的18和7倍。不同介质浸泡后,纯VE和CF/VE的拉伸强度和弯曲强度都逐渐下降。不同介质对弯曲强度的不利影响高于拉伸强度,且浸泡120 d后,NaOH溶液对力学性能的影响最大。NaOH中浸泡120 d后CF/VE拉伸强度和弯曲强度降低7.2%和39.9%,但是CF/VE的力学性能仍远高于纯VE。总体来说,CF显著提高了CF/VE的力学性能和耐久性能。 展开更多
关键词 碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料 力学性能 耐久性能 拉伸强度 弯曲强度
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车用碳纤维复合材料结构优化与性能研究进展 被引量：1
17
作者 栗小茜 陈浩 +2 位作者 葛正浩 宋浩杰 高彦军 《中国塑料》 北大核心 2025年第4期118-125,共8页
对不同种类的车用碳纤维复合材料(CFRPs)的成型工艺进行了分析概述,详细对比了CFRPs性能提升的各类方案,并结合工业应用案例对现有成型工艺和设计方案进行讨论分析,探讨了车用CFRPs绿色化技术的发展前景,以及汽车产业车辆轻量化材料研... 对不同种类的车用碳纤维复合材料(CFRPs)的成型工艺进行了分析概述,详细对比了CFRPs性能提升的各类方案,并结合工业应用案例对现有成型工艺和设计方案进行讨论分析,探讨了车用CFRPs绿色化技术的发展前景,以及汽车产业车辆轻量化材料研究所面临的机遇与挑战。 展开更多
关键词 碳纤维增强聚合物复合材料 改性方法 成型工艺
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湿热老化环境下碳纤维增强树脂基复合材料力学性能退化机制及性能预测 被引量：1
18
作者 汪依宁 陈东东 +2 位作者 肖守讷 王明猛 何子坤 《材料导报》 北大核心 2025年第6期281-288,共8页
为了深入研究湿热老化环境下碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)力学性能退化行为,开展了30℃和50℃两种水温下CFRP材料的浸水老化试验,随后进行老化0、6、12、18、24、30 d后样件的拉伸和压缩性能测试,... 为了深入研究湿热老化环境下碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)力学性能退化行为,开展了30℃和50℃两种水温下CFRP材料的浸水老化试验,随后进行老化0、6、12、18、24、30 d后样件的拉伸和压缩性能测试,并结合SEM分析老化前后CFRP试件破坏形貌。基于有限元软件ABAQUS二次开发功能,构建了考虑湿热老化效应的层内断裂和层间分层失效的二维本构模型,并对老化前和饱和吸水状态下CFRP力学性能进行计算。结果表明:30℃和50℃两种温度下,CFRP吸湿行为均符合菲克定律;随温度提升和老化时间的延长,CFRP力学性能呈现出下降趋势。此外,相比拉伸性能,CFRP压缩性能受湿热环境影响更大,在50℃老化30 d后,CFRP压缩强度和模量降幅分别为39.3%和10.8%,远高于拉伸强度和模量的降幅(8.11%和7.08%)。分析原因是CFRP浸水老化过程中,水分子扩散会导致纤维-基体界面与基体性能恶化,而CFRP压缩性能对以上变化更敏感。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 湿热老化 力学性能 数值模拟
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碳纤维的形状效应和界面效应对复合材料等效热弹性性能的影响 被引量：1
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作者 孙洋 范振杰 刘马宝 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第4期495-504,共10页
碳纤维增强聚合物基复合材料是一种应用广泛的工程材料,其性能优异与否直接影响着工程应用的安全和可靠性.碳纤维的形状效应和界面效应被认为是影响碳纤维复合材料力学性能的重要因素.因此,开展碳纤维形状效应和界面效应的深入研究,对... 碳纤维增强聚合物基复合材料是一种应用广泛的工程材料,其性能优异与否直接影响着工程应用的安全和可靠性.碳纤维的形状效应和界面效应被认为是影响碳纤维复合材料力学性能的重要因素.因此,开展碳纤维形状效应和界面效应的深入研究,对于碳纤维增强聚合物基复合材料的优化设计和工程应用具有重要意义.为了揭示碳纤维形状效应和界面效应对碳纤维复合材料热弹性性能的影响,该文采用细观力学有限元方法建立了一个代表性体积单元(RVE)模型,通过模拟材料内部微观结构,研究了不同碳纤维形状和含量、界面相含量和界面相性能对碳纤维复合材料等效热弹性性能的影响.结果表明,碳纤维形状效应对复合材料宏观纵向弹性模量和纵向热膨胀系数几乎没有影响,而对横向弹性模量、横向剪切模量、纵向剪切模量和横向热膨胀系数影响较大,尤其是随着碳纤维含量的增加影响更为明显.随着界面相含量的增加,当界面效应表现为硬界面效应时,复合材料的纵向与横向弹性模量均会随之增加,而当界面效应表现为软界面效应时,复合材料的纵向与横向弹性模量均会随之减小.当界面相热膨胀系数小于基体热膨胀系数时,复合材料的纵向与横向热膨胀系数均会随界面相含量的增加而减少,而当界面相热膨胀系数大于基体热膨胀系数时,复合材料的纵向与横向热膨胀系数均会随界面相含量的增加而增加. 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 细观力学 形状效应 界面效应 热弹性性能
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二维三轴编织碳纤维复合材料的冲击响应及冲击后压缩行为 被引量：1
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作者 孙洋 黄建 +4 位作者 赵振强 周海丽 李超 张立泉 张超 《材料工程》 北大核心 2025年第1期211-218,共8页
采用树脂传递塑膜工艺制备碳纤维二维三轴编织复合材料,分别通过空气炮系统和落锤冲击实验系统开展了二维三轴编织复合材料在不同冲击能量下的高、低速冲击实验,并通过超声C扫描获取了不同冲击能量下的分层损伤情况,分析了二维三轴编织... 采用树脂传递塑膜工艺制备碳纤维二维三轴编织复合材料,分别通过空气炮系统和落锤冲击实验系统开展了二维三轴编织复合材料在不同冲击能量下的高、低速冲击实验,并通过超声C扫描获取了不同冲击能量下的分层损伤情况,分析了二维三轴编织复合材料的高、低速冲击响应及损伤失效特性。然后,对低速冲击试样开展压缩实验,结合数字图像同步测试技术,阐明了不同冲击能量下二维三轴编织复合材料的冲击后压缩性能。结果表明,在低速冲击载荷下,随着冲击能量的增加,二维三轴编织复合材料的损伤面积等比例增大,但能量吸收增大了近2倍,在6.7 J/mm的冲击能量下,材料内部产生严重的损伤,导致其剩余强度大幅下降。二维三轴编织复合材料的弹道极限速度约为138.5 m/s,当弹体入射速度大于弹道极限速度时,其损伤面积随弹体入射速度的增大而降低。 展开更多
关键词 二维三轴编织 碳纤维复合材料 高速冲击 低速冲击 冲击后压缩
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