孔柱锥度对纤维柱增强夹芯结构压缩性能的影响

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作者 李红军 韩杨 +3 位作者 宋笑非 郑绍文 郑超凡 孙九霄 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第4期40-48,共9页

纤维柱增强泡沫夹芯材料孔柱在加工过程中会产生一定的锥度,为研究孔柱锥度对夹芯结构压缩性能的影响,设计并制备了15组不同锥度孔柱的纤维柱增强复合材料。对制备的夹芯结构进行准静态压缩试验并结合数值模拟,研究了孔柱锥度与芯材厚... 纤维柱增强泡沫夹芯材料孔柱在加工过程中会产生一定的锥度,为研究孔柱锥度对夹芯结构压缩性能的影响,设计并制备了15组不同锥度孔柱的纤维柱增强复合材料。对制备的夹芯结构进行准静态压缩试验并结合数值模拟,研究了孔柱锥度与芯材厚度对夹芯结构压缩强度、模量、比强度以及失效形式的影响。结果表明:芯材厚度为25 mm、30 mm、35 mm的夹芯结构,孔柱锥度由0°提升至16°后,压缩强度分别提升了14.7%、22%、24.8%,压缩模量分别提升了25.9%、31.6%、37.7%,比强度分别提升了4%、9.95%、10.24%;孔柱锥度较小和无锥度孔柱的夹芯结构失效形式为纤维柱的屈曲、断裂,且屈曲、断裂位置随着孔柱锥度的增大逐渐向孔径较小的一端偏移;当孔柱锥度提升至16°时,夹芯结构中部分纤维柱孔径较小的一端与面板发生脱黏,导致纤维柱未能起到良好的支撑效果,影响材料的力学性能。 展开更多

关键词 复合材料 泡沫夹芯 纤维增强 压缩性能 有限元分析

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纤维柱增强泡沫夹芯板的压陷行为研究

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作者 王世勋 季宝峰 王群 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期57-59,共3页

为了研究纤维柱增强复合材料夹芯结构静态压陷力学行为,通过李兹方法与叠加原理相结合,建立全新的纤维柱增强复合材料夹芯结构的压陷力学模型,该模型回避了计算结构应变能的困难。通过理论计算可以得出,与传统泡沫夹芯结构相比,纤维柱... 为了研究纤维柱增强复合材料夹芯结构静态压陷力学行为,通过李兹方法与叠加原理相结合,建立全新的纤维柱增强复合材料夹芯结构的压陷力学模型,该模型回避了计算结构应变能的困难。通过理论计算可以得出,与传统泡沫夹芯结构相比,纤维柱增强复合材料夹芯结构很大程度上限制了压陷区的扩展,降低了结构的压陷损伤,有效提高了结构的剩余强度。 展开更多

关键词 局部压陷 纤维柱增强泡沫夹芯结构 叠加模型

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缝合增强泡沫夹芯结构复合材料力学性能研究 被引量：10

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作者 仇艳慧 徐庆林 +2 位作者 尹昌平 张鉴炜 曾竟成 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2017年第10期46-52,共7页

采用机械缝合设备连续制备了"X"型构型缝合增强泡沫夹芯结构预成型体,并采用真空导入模塑工艺(VIMP)整体成型了缝合增强泡沫夹芯结构复合材料。实验研究了面板纤维布层数、面板纤维布穿透缝合层数、缝合角度、缝合针距及纱线... 采用机械缝合设备连续制备了"X"型构型缝合增强泡沫夹芯结构预成型体,并采用真空导入模塑工艺(VIMP)整体成型了缝合增强泡沫夹芯结构复合材料。实验研究了面板纤维布层数、面板纤维布穿透缝合层数、缝合角度、缝合针距及纱线股数对缝合增强泡沫夹芯结构复合材料弯曲性能和平压性能的影响规律。实验结果表明:与未缝合结构相比,缝合结构在质量未明显增加的情况下,弯曲性能和压缩性能得到了显著提高,其弯曲刚度最大提高了4.66倍,破坏载荷最大提高了13.8倍;压缩强度和压缩模量最大分别提高了26.2倍和15.2倍。 展开更多

关键词 缝合增强 泡沫夹芯结构 复合材料 弯曲性能 平压性能

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面芯增强泡沫夹芯结构复合材料工艺技术及力学性能 被引量：1

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作者 杜昀桐 熊健 +6 位作者 张睿 刘惠彬 张超 朱烨 钟海罡 王继辉 李旭 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第7期111-120,共10页

结构轻量化是航空航天、车辆、船舶等领域发展的永恒主题,复合材料泡沫夹芯板是轻量化结构中的重要组成部分,一般由强度高、模量大的复合材料作为上下面板,由轻质多孔泡沫作为中间芯材。但是泡沫夹芯结构面芯脱胶失效成为制约其工程应... 结构轻量化是航空航天、车辆、船舶等领域发展的永恒主题,复合材料泡沫夹芯板是轻量化结构中的重要组成部分,一般由强度高、模量大的复合材料作为上下面板,由轻质多孔泡沫作为中间芯材。但是泡沫夹芯结构面芯脱胶失效成为制约其工程应用的主要原因。本文将对面芯增强泡沫夹芯结构复合材料的设计、制备和力学性能表征方面的最新研究成果进行总结,重点介绍缝合、簇绒和Z-pin等泡沫夹芯结构面芯增强手段以及对应的设计和制备工艺,重点从力学性能试验表征和面芯增强前后的性能对比等角度评述了面芯增强后的性能改进效果。 展开更多

关键词 泡沫夹芯结构 复合材料 缝合 簇绒 Z-PIN增强

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泡沫夹芯式复合材料结构抗弹性能试验研究 被引量：1

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作者 李伟 朱锡 +1 位作者 谷美邦 王晓强 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1012-1016,1060,共6页

为了改善超高分子量聚乙烯纤维作为装甲材料应用的环境,设计了由聚氨酯泡沫、超高分子量聚乙烯纤维和玄武岩纤维组合形成的夹芯式防护结构,并分别对相当面密度下的单独钢板、前置钢板/夹芯板和单独夹芯板3种形式的防护结构进行了弹道试... 为了改善超高分子量聚乙烯纤维作为装甲材料应用的环境,设计了由聚氨酯泡沫、超高分子量聚乙烯纤维和玄武岩纤维组合形成的夹芯式防护结构,并分别对相当面密度下的单独钢板、前置钢板/夹芯板和单独夹芯板3种形式的防护结构进行了弹道试验.结果表明:夹芯板结构的使用能够较大程度的提高等面密度装甲结构的防护能力,且增加夹芯板在装甲结构中所占比重,或增加超高分子量聚乙烯在夹芯板结构中所占比重,都能提高装甲结构单位面密度的吸能量.同时,泡沫层的使用在一定程度上有利于发挥超高分子量聚乙烯纤维的抗弹吸能特性,而相同厚度软泡和硬泡对其影响相差不大.研究结果可为合理设计轻型防护结构提供参考. 展开更多

关键词 纤维复合材料 试验研究 夹芯结构 超高分子量聚乙烯纤维 玄武岩纤维 聚氨酯泡沫 抗弹性能

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不同增强方式下泡沫夹芯复合材料三点弯曲性能研究 被引量：5

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作者 何沛夕 赖家美 +2 位作者 万义标 赵晨旭 黄志超 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期22-28,共7页

研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能。采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验,分别得出各自的载荷-挠度曲线,再引入加强筋的方式进一步研究缝... 研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能。采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验,分别得出各自的载荷-挠度曲线,再引入加强筋的方式进一步研究缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能。结果表明,玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料较玻璃纤维泡沫夹心复合材料性能有所提升;引入加强筋会使缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲强度从17.79 MPa增大到37.47 MPa,且随着加强筋数量增多,缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能得到提升;在加强筋数量相同(2根)的情况下,加强筋平行铺放时弯曲性能最好,弯曲强度达到46.96 MPa,20°交叉铺放时次之,十字铺放时最差。 展开更多

关键词 泡沫夹芯结构 纤维增强 树脂加强筋 弯曲性能

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侵彻作用下负泊松比蜂窝夹芯结构动态响应 被引量：6

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作者 刘彦 王百川 +3 位作者 闫俊伯 闫子辰 时振清 黄风雷 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1938-1953,共16页

随着战争的不断加剧,弹丸对高价值设施有严重威胁,提高各类设施的抗侵彻性能尤为关键。通过弹道枪实验和数值模拟方法研究3D打印蜂窝夹芯结构的抗侵彻性能。通过弹道冲击实验对比分析7块试件的动态响应。夹芯结构由Q345钢顶板、碳纤维... 随着战争的不断加剧,弹丸对高价值设施有严重威胁,提高各类设施的抗侵彻性能尤为关键。通过弹道枪实验和数值模拟方法研究3D打印蜂窝夹芯结构的抗侵彻性能。通过弹道冲击实验对比分析7块试件的动态响应。夹芯结构由Q345钢顶板、碳纤维增强复合材料(CFRP)背板和铝合金蜂窝芯层组成。实验对比了3种蜂窝芯层构型:泡沫铝、正六边形及具有负泊松比效应的内凹六边形。对比结果表明,与蜂窝芯层为泡沫铝和正泊松比的蜂窝夹芯结构相比,负泊松比蜂窝夹芯结构残余速度较低,抗侵彻性能较强。通过数值模拟研究获得了负泊松比蜂窝夹芯结构的动态响应过程。通过参数分析进一步得到胞元内折角度、背板厚度以及背板类型对负泊松比蜂窝夹芯结构抗侵彻性能的影响规律。数值研究结果表明,3种因素对蜂窝夹芯结构抗侵彻性能均存在一定影响。运用非支配遗传算法对初始蜂窝夹芯结构进行多目标优化,在保证相同弹道极限速度的前提下使得其质量减轻21.1%。 展开更多

关键词 蜂窝夹芯结构 碳纤维增强复合材料 负泊松比 抗弹性能 遗传算法

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湿热环境下泡桐木复合材料夹芯结构Ⅰ型界面剥离试验研究 被引量：1

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作者 赵鹏飞 方园 +2 位作者 刘伟庆 徐丹洋 霍瑞丽 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2017年第4期49-53,23,共6页

采用人工加速老化的方法模拟湿热环境,通过泡桐木玻璃纤维增强复合材料夹芯结构的双悬臂梁拉伸剥离试验,研究湿热环境对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)面板和泡桐木芯材的粘结性能的影响。试验结果表明,90 d湿热加速老化后泡桐木复合材料... 采用人工加速老化的方法模拟湿热环境,通过泡桐木玻璃纤维增强复合材料夹芯结构的双悬臂梁拉伸剥离试验,研究湿热环境对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)面板和泡桐木芯材的粘结性能的影响。试验结果表明,90 d湿热加速老化后泡桐木复合材料夹芯结构的能量释放率下降了32.3%,芯材泡桐木顺纹抗拉强度下降了11.6%,GFRP面板拉伸模量下降了11.0%。 展开更多

关键词 玻璃纤维增强复合材料 泡桐木 粘结性能 能量释放率 夹芯结构

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双层波纹夹芯结构的弯曲性能

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作者 吴龙飞 刘杨 +1 位作者 朱晓磊 陆晓峰 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期68-75,共8页

本文采用真空辅助成型(VARI)工艺制备了玻璃纤维增强树脂基复合材料双层波纹夹芯结构,通过试验研究其失效模式和弯曲性能。在试验过程中,双层波纹夹芯结构的失效模式为上面板最先发生开裂,随后中间面板的开裂导致试样最终失效。利用ABA... 本文采用真空辅助成型(VARI)工艺制备了玻璃纤维增强树脂基复合材料双层波纹夹芯结构,通过试验研究其失效模式和弯曲性能。在试验过程中,双层波纹夹芯结构的失效模式为上面板最先发生开裂,随后中间面板的开裂导致试样最终失效。利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,将模拟与试验结果进行对比发现,试验与有限元模拟的失效模式对应良好,两者之间极限承载力的误差为10.14%,弯曲刚度的误差为9.98%。在此基础上,利用有限元方法探究波纹方向和角度对结构弯曲性能的影响,计算结果表明:纵向波纹相比横向波纹对结构弯曲刚度的影响更大,增大纵向波纹角度可以有效提高结构的弯曲刚度。此外,当纵向波纹置于压头一侧时,双层波纹夹芯结构的初始失效载荷和弯曲刚度分别提高了129.59%和25.09%。 展开更多

关键词 复合材料 玻璃纤维增强树脂 双层波纹夹芯结构 弯曲性能 失效模式

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爆炸冲击波和破片群复合作用下泡沫铝/纤维夹芯结构的毁伤特性

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作者 周楠 唐奎 +3 位作者 孙佳慧 王金相 刘大斌 方雨 《爆炸与冲击》 2025年第8期116-130,共15页

在简易自制爆炸装置的近场爆炸中,防护结构常受到爆炸冲击波和破片的复合作用。为了提高结构的防护性能,设计并制备了含“泡沫铝/纤维”夹芯复合结构材料,通过开展“爆炸+侵彻”实验,研究复合结构在爆炸冲击波和高速破片复合作用下的失... 在简易自制爆炸装置的近场爆炸中,防护结构常受到爆炸冲击波和破片的复合作用。为了提高结构的防护性能,设计并制备了含“泡沫铝/纤维”夹芯复合结构材料,通过开展“爆炸+侵彻”实验,研究复合结构在爆炸冲击波和高速破片复合作用下的失效模式,重点讨论爆炸冲击波和破片两种载荷时序性对毁伤特性的影响,并分析不同材料的吸能机理。研究结果表明:爆距的变化直接影响爆炸冲击波和破片作用的时序性,在本文讨论的工况中,当爆距大于600 mm时,破片先于冲击波作用;在冲击波和破片的复合作用下,铝面板除了破片的贯穿破坏外,还伴有局部凹陷变形,泡沫铝自身胞孔结构在冲击载荷作用下发生压溃变形和胞壁屈服碎裂,弹孔处纤维则在破片的侵彻下发生拉伸变形和断裂,并伴有高温失效;铝背板主要以瓣裂撕裂破坏为主;在两种时序性作用下,弹孔的存在削弱了冲击波对铝面板的作用,后序夹芯结构材料和铝背板的变形破坏程度较前序材料更为严重。本研究的开展对轻质复合结构材料在有限空间近爆防护领域中的应用和功能设计提供了技术依据。 展开更多

关键词 夹芯结构 泡沫铝 UHMWPE纤维 时序性 毁伤特性

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PP蜂窝状结构材料 被引量：1

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作者 黄赋云 《现代塑料加工应用》 CAS 北大核心 2008年第6期39-39,共1页

据“Modern Plastics Worldwide．2008，（7）：28”报道，一种Nidaplast 8牌号的挤出聚丙烯（PP）蜂窝状材料已经开发出来。这种新材料可以与重的通用材料如大理石、纤维增强混凝土或钢材等一起制成结构夹芯板材，这种夹芯板材不仅成... 据“Modern Plastics Worldwide．2008，（7）：28”报道，一种Nidaplast 8牌号的挤出聚丙烯（PP）蜂窝状材料已经开发出来。这种新材料可以与重的通用材料如大理石、纤维增强混凝土或钢材等一起制成结构夹芯板材，这种夹芯板材不仅成本低，而且对环境友好。 展开更多

关键词 结构材料 蜂窝状 纤维增强混凝土 PP 夹芯板材 环境友好 聚丙烯 大理石

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