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金属/碳纤维增强复合材料混合薄壁管的研究进展 被引量：8
1
作者 马其华 周琪 +2 位作者 甘学辉 翁文涤 孟征云 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期128-134,共7页
薄壁结构广泛应用于汽车、飞机等机械系统的承力部件中。金属碳纤维增强复合材料混合薄壁管兼顾了复合材料轻质与高吸能性,以及金属成型与连接工艺可靠等双重特点,是实现碳纤维复合材料替代金属结构的理想过渡性材料。笔者从混合薄壁管... 薄壁结构广泛应用于汽车、飞机等机械系统的承力部件中。金属碳纤维增强复合材料混合薄壁管兼顾了复合材料轻质与高吸能性,以及金属成型与连接工艺可靠等双重特点,是实现碳纤维复合材料替代金属结构的理想过渡性材料。笔者从混合薄壁管在不同载荷方式下的吸能性分析、失效模式以及影响因素等方面进行了综述。分析表明,通过缠绕或卷绕工艺制成的金属碳纤维增强复合材料混合薄壁管通过合理设计与工艺控制,可以实现对于金属薄壁管的有效替代。 展开更多
关键词 金属/碳纤维增强复合材料 混合薄壁管 失效模式 吸能特性 影响因素
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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
2
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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碳纤维增强复合材料阻尼性能的研究进展
3
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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碳纤维增强树脂复合材料制孔技术研究进展
4
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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基于MAT_58模型的碳纤维增强复合材料仿真参数捕捉与验证
5
作者 邱星瀚 宋通 +3 位作者 张赛 王付胜 孟宪明 陈亚军 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期54-62,105,共10页
预测纤维增强复合材料层压板的失效行为在工程应用中具有重要价值。利用万能电子试验机、冲击试验机,对一种碳纤维增强复合材料层压板在LS-DYNA有限元分析软件中的*MAT_58模型材料参数进行捕捉和验证。结果表明:单单元测试明确了*MAT_5... 预测纤维增强复合材料层压板的失效行为在工程应用中具有重要价值。利用万能电子试验机、冲击试验机,对一种碳纤维增强复合材料层压板在LS-DYNA有限元分析软件中的*MAT_58模型材料参数进行捕捉和验证。结果表明:单单元测试明确了*MAT_58模型材料参数在本构模型中的物理意义;通过双边缺口拉伸试验结合Bazant裂纹带模型计算出四边形单元尺寸为2 mm时的等效失效应变ERODS为0.56;落锤冲击试验峰值力对ERODS高度敏感,试验与仿真力-位移曲线吻合良好,峰值力误差最小为5.22%,验证了ERODS参数捕捉的有效性;纤维方向强度对于落锤冲击过程中的力学响应行为影响最大,面内剪切强度影响次之,基体方向强度影响最小。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 有限元仿真 单单元测试 面内断裂韧性 冲击响应
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碳纤维增强复合材料超声辅助钻孔缺陷研究
6
作者 胡辰 韩昇 +2 位作者 陈美伶 朱永伟 范若寻 《电加工与模具》 北大核心 2025年第4期71-77,共7页
碳纤维增强复合材料(CFRP)因具有轻质、高强度及耐腐蚀等优点,广泛应用在航空、航天、汽车等领域。然而传统钻削加工的CFPR材料小孔易产生毛刺、撕裂等缺陷。为此,分别开展了超声辅助钻削加工的单因素试验和正交试验,对比分析了微观形貌... 碳纤维增强复合材料(CFRP)因具有轻质、高强度及耐腐蚀等优点,广泛应用在航空、航天、汽车等领域。然而传统钻削加工的CFPR材料小孔易产生毛刺、撕裂等缺陷。为此,分别开展了超声辅助钻削加工的单因素试验和正交试验,对比分析了微观形貌,研究了孔径、加工参数、超声参数对切削力及缺陷的影响。结果表明,振幅为4μm的超声辅助钻削可有效降低切削力,减少毛刺和撕裂缺陷产生,但是过高的超声振幅不会导致更少的缺陷,论证了超声辅助加工减少钻孔缺陷具有可行性。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 超声辅助 钻削加工 缺陷
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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
7
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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钨纤维增强金属玻璃复合材料的长杆弹斜侵彻/穿甲性能
8
作者 章浪 赵丰鹏 +2 位作者 张钰忠 邓勇军 李继承 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期105-119,共15页
基于钨纤维和金属玻璃基体的实际分布特性,建立复合材料弹体的细观有限元几何模型,采用修正的热力耦合本构模型来描述金属玻璃基体的高强度和高剪切敏感性,结合相关的斜侵彻/穿甲试验,开展复合材料长杆弹斜侵彻/穿甲钢靶的三维有限元模... 基于钨纤维和金属玻璃基体的实际分布特性,建立复合材料弹体的细观有限元几何模型,采用修正的热力耦合本构模型来描述金属玻璃基体的高强度和高剪切敏感性,结合相关的斜侵彻/穿甲试验,开展复合材料长杆弹斜侵彻/穿甲钢靶的三维有限元模拟,与钨合金弹进行对比分析,讨论弹靶变形和破坏特征,分析了撞击倾角、撞击速度等因素对复合材料弹体侵彻/穿甲“自锐”行为以及弹道特征的影响。结果表明,在斜侵彻/穿甲条件下,由于弹体头部受力的非对称特征,弹头逐渐锐化为非对称的尖头构型,同时弹道偏转,复合材料弹体的“自锐”性能以及侵彻/穿甲能力下降。撞击速度对斜侵彻/穿甲条件下弹体的“自锐”特征及弹道行为有显著影响,低速撞击条件下,撞击倾角越大,弹体侵彻性能越弱;当倾角增大到50°时,撞击速度小于900m/s的弹体均难以有效侵彻靶板;倾角进一步增大时,弹体容易跳飞。 展开更多
关键词 钨纤维增强金属玻璃复合材料 斜侵彻 穿甲 自锐 弹道特征 有限元模拟
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碳纤维增强热塑性复合材料激光原位成型工艺调控研究进展
9
作者 任毅 虞筱琛 +1 位作者 祝颖丹 陈刚 《塑料工业》 北大核心 2025年第2期6-12,51,共8页
碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内... 碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内外激光原位成型技术研究的基础上,讨论了激光加热温度、压辊压力、成型速度等工艺对热塑性复合材料成型性能和缺陷的影响规律,最后对其发展趋势进行了总结和展望。总体而言,目前国内外针对热塑性复合材料激光原位成型工艺多为试验研究,有待开展多工艺参数耦合协同仿真分析及复杂曲面成型工艺研究,为激光原位成型工程应用发展提供支撑。 展开更多
关键词 碳纤维增强热塑性复合材料 激光原位成型 工艺参数 调控
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碳纤维增强复合材料多孔阵列薄壁圆管的抗冲击与吸能性能
10
作者 金跃 缪馥星 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期103-111,共9页
为改善薄壁圆管的抗冲击与吸能性能,设计一种多孔阵列薄壁碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)管,研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在冲击载荷作用... 为改善薄壁圆管的抗冲击与吸能性能,设计一种多孔阵列薄壁碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)管,研究其分别在轴向和横向冲击载荷下的抗冲击与吸能性能。基于有限元法建立CFRP多孔阵列薄壁管在冲击载荷作用下的有限元模型,并分析不同铺层角度对此结构的抗冲击与吸能性能的影响。数值分析结果表明:相比普通薄壁CFRP圆管和方管,在轴向和横向冲击载荷作用下,CFRP多孔阵列薄壁圆管有更高的比吸能和峰值载荷,而过高的峰值载荷对被保护的结构不利,但可通过改变CFRP的铺层角度而改变冲击峰值载荷和比吸能值;在轴向冲击载荷下,多孔阵列薄壁圆管铺层角度由[90°/45°/90°/0°]2S变为[90°/0°/90°/0°]2S时,有效压缩位移内的最大压缩载荷降低约10.1%,比吸能值提高约15.1%。研究结果将对CFRP薄壁管的轻量化和抗冲击性能提升的工程应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 多孔阵列薄壁圆管 抗冲击性能 能量吸收 有限元分析
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碳纤维增强热塑性复合材料的变温单点飞切去除特性
11
作者 鲍永杰 殷国运 +3 位作者 郑植 杨宇星 陈晨 程东 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期616-625,共10页
基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材... 基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材料加热温度,分析切削力热的变化趋势以及温度对材料去除的影响.当飞切速度从3 m/s增大到7 m/s时,切向力和法向力分别增大130.60%和147.80%;当飞切深度从0.05 mm增加到0.10mm时,切向力和法向力分别增大72.44%和58.13%;当纤维角度从0°增大到30°、45°、60°、90°时,切向力分别增大12.50%、37.50%、75.00%、137.50%.CFRTP在20.0℃下以剪切破坏为主,在高温下以拉伸破坏为主且易出现分层和纤维拉拔现象.随切削温度升高,热塑性树脂软化,CFRTP层间强度和承载性能降低,切削力下降,有效切断的纤维数量降低,加工表面质量变差. 展开更多
关键词 碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP) 单点飞切试验 切削温度模拟 去除特性 金刚石磨粒
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颗粒/短纤维增强铝镁合金金属基复合材料温度相关性屈服强度理论预测模型
12
作者 贺屹 董攀 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第5期756-761,共6页
颗粒/短纤维增强金属基复合材料在航空航天等领域应用时常遭受不同的温度环境,鉴于其屈服强度直接关系到部件的安全性,合理表征和预测其温度相关性屈服强度成为研究的重点。针对颗粒/短纤维增强铝镁合金金属基复合材料,结合修正的剪切... 颗粒/短纤维增强金属基复合材料在航空航天等领域应用时常遭受不同的温度环境,鉴于其屈服强度直接关系到部件的安全性,合理表征和预测其温度相关性屈服强度成为研究的重点。针对颗粒/短纤维增强铝镁合金金属基复合材料,结合修正的剪切滞后模型并考虑了纤维、基体材料的杨氏模量及其随温度的演化,建立了一个温度相关性屈服强度理论预测模型σ_(cy)(T)={A[1+8V_(f)^(2)s^(2)(E_(f)(T)-E_(m)(T)/3(E_(f)(T)+4V_(f)s^(2)E_(m)(T)]·(E_(m)(T)+v_(m)(T_(0))T_(m)-T/E_(m)(T_(0))1+v_(m)(T)T_(m)-T_(0))^(0.5)·σ_(my)(T_(0))for RT≤T≤473K A[1+8V_(f)^(2)s^(2)(E_(f)(T)-E_(m)(T)/3(E_(f)(T)+4V_(f)s^(2)E_(m)(T)]·(E_(m)(T)+v_(m)(T_(0))T_(m)-T/E_(m)(T_(0))1+v_(m)(T)T_(m)-T_(0))^(1)·σ_(my)(T_(0))for 473K<T。模型的预测结果与所有可获取的不同温度下的实验数据均取得了很好的一致性,为方便地预测颗粒/短纤维增强铝镁合金金属基复合材料温度相关性屈服强度提供了一种新方法。 展开更多
关键词 金属基复合材料 温度相关性屈服强度 理论预测模型 颗粒增强 短纤维增强
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基于飞秒激光技术的碳纤维增强复合材料(CFRP)表面微结构的制备及其对润湿性能的调控
13
作者 李金龙 关会英 +1 位作者 马晓旺 李玲玉 《表面技术》 北大核心 2025年第12期217-228,共12页
目的分析不同激光参数对飞秒激光在碳纤维增强复合材料(CFRP)表面制备微结构的影响和不同微结构参数对CFRP表面疏水性的影响,为CFRP自清洁表面以及表面防腐蚀保护提供参考。方法使用飞秒激光微加工系统在CFRP表面制备出网格状微结构,依... 目的分析不同激光参数对飞秒激光在碳纤维增强复合材料(CFRP)表面制备微结构的影响和不同微结构参数对CFRP表面疏水性的影响,为CFRP自清洁表面以及表面防腐蚀保护提供参考。方法使用飞秒激光微加工系统在CFRP表面制备出网格状微结构,依次调节不同的激光功率、标刻速度、标刻次数、激光频率,通过超景深显微镜对微结构形貌进行分析和表征,分析单个激光参数变化对微结构尺寸及形状的影响。通过四因素五水平的正交试验分析出激光参数对微结构影响的主次,确定了最优组合加工方案。最后对不同尺寸的微结构表面使用接触角测量仪进行材料表面润湿性分析。结果当激光功率为1.6W、标刻速度为250 mm/s、标刻次数为6次、激光频率为100 kHz、扫描间距为30μm时,可加工出高度为36.17μm、深宽比为3.56、周期间距为1.81的网格状微结构,此时CFRP表面接触角为161.21°达到超疏水状态。结论激光参数对微结构形貌及尺寸影响的主次顺序为:标刻速度影响最大,激光功率和扫描次数影响次之,激光频率影响最小。网格状微结构的周期间距临界值为1.95、微结构深宽比大于1.76,可使液滴在材料表面处于稳定的Cassie-Baxter状态。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 飞秒激光 润湿性 表面微结构 接触角 超疏水
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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
14
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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考虑碳纤维纱线摩擦的编织复合材料制备卷取速度反解算法
15
作者 崔灿 樊臻 张森林 《航空制造技术》 北大核心 2025年第10期98-106,共9页
碳纤维纱线环形编织作为一种用于生产管状预成型件的复合材料制造工艺,广泛应用于航空航天等工业领域。在生产前,须依据预期编织角反解出芯轴卷取速度。然而,仅基于传统运动学的反解方法误差较大。为解决此问题,本文提出考虑纱线摩擦的... 碳纤维纱线环形编织作为一种用于生产管状预成型件的复合材料制造工艺,广泛应用于航空航天等工业领域。在生产前,须依据预期编织角反解出芯轴卷取速度。然而,仅基于传统运动学的反解方法误差较大。为解决此问题,本文提出考虑纱线摩擦的环形编织芯轴卷取速度反解算法,该算法通过对会聚区内纱线间相互作用进行力学分析,依据预期编织角求出理想运动学模型下的等效编织角;再通过对环形编织过程的运动学分析,根据等效编织角得出相应的芯轴卷取速度。通过有限元仿真试验与实物试验验证了算法的有效性,结果表明,相较于传统仅基于运动学分析的反解方法,本文算法有效反映了编织过程中纱线间相互作用的影响。依据本文算法解出的卷取速度进行环形编织仿真与实物试验,所得编织角与预期编织角的平均误差在整个编织过程中可控制在1°以内,相比传统运动学方法显著减小。 展开更多
关键词 碳纤维 编织增强复合材料 环形编织 自动化 智能制造
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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：2
16
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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脉冲激光改性碳纤维复合材料及其金属化研究 被引量：3
17
作者 刘镜波 张义萍 +3 位作者 邓超 李龙义 王楠 樊勋 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期228-238,共11页
目的选择性地实现碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)表面良好的导电性,满足它在共形天线上的应用。方法采用波长为1064 nm的纳秒脉冲激光器对惰性极高的CFRP表面进行表面改性处理,并结合化学镀铜技术,制备激光改性... 目的选择性地实现碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)表面良好的导电性,满足它在共形天线上的应用。方法采用波长为1064 nm的纳秒脉冲激光器对惰性极高的CFRP表面进行表面改性处理,并结合化学镀铜技术,制备激光改性碳纤维复合材料表面金属层。利用扫描电镜、X射线光电子能谱仪对改性后的材料表面进行表征,利用焊点拉脱方法表征金属层结合力。结果研究表明,激光能量密度越高,则CFRP基材表面树脂被去除得越多;激光搭接率越大,则碳纤维束表面越粗糙;在适当的激光能量密度(60 J/cm^(2))和横/纵向搭接率(50%)下,会产生大量的极性化学基团。当激光能量密度为10~100 J/cm^(2)、激光搭接率为0%时,CFRP表面镀铜层的结合强度为0.57~3.16 MPa,且激光能量密度与镀层结合强度呈正相关。当激光能量密度为60 J/cm^(2)、激光搭接率为−100%~90%时,CFRP表面镀铜层的结合强度为0.19~3.24 MPa,且激光搭接率与镀层结合强度呈正相关。结论脉冲红外纳秒激光在一定能量密度和搭接率的条件下,可改变碳纤维表面形貌、化学成分,实现金属层的制备。 展开更多
关键词 脉冲激光 红外纳秒 表面改性 碳纤维复合材料 化学成分 金属化
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楔块耦合的碳纤维增强复合材料褶皱缺陷全聚焦成像 被引量：2
18
作者 张海燕 黄强 +2 位作者 张辉 朱文发 朱琦 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1035-1043,共9页
褶皱是碳纤维增强复合材料中最主要的缺陷类型之一,当使用超声相控阵对复合材料薄板进行检测时,由于采集系统非线性效应和电子串扰等干扰会引发盲区现象,掩盖了薄板内的褶皱信息。为削弱盲区影响,考虑在相控阵与复合材料薄板(小于10 mm... 褶皱是碳纤维增强复合材料中最主要的缺陷类型之一,当使用超声相控阵对复合材料薄板进行检测时,由于采集系统非线性效应和电子串扰等干扰会引发盲区现象,掩盖了薄板内的褶皱信息。为削弱盲区影响,考虑在相控阵与复合材料薄板(小于10 mm)之间增加楔块,提出楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法。基于费马原理与斯涅耳定律,建立楔块耦合的多层介质超声波传播模型;制备含褶皱缺陷的碳纤维增强复合材料试样,搭建超声相控阵数据采集系统,采集全矩阵数据;将楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法和传统全聚焦方法的成像效果进行对比。结果表明,基于楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法能减小试样表面盲区深度,修正声时偏差,削弱盲区影响,恢复出试样内的褶皱缺陷。相比传统全聚焦方法,纤维褶皱长度、褶皱顶部高度、褶皱角度这3个参数表征的精准程度分别提高了5.9%、4.1%、4.2%。该文为碳纤维增强复合材料薄板褶皱缺陷的检测提供了新思路。 展开更多
关键词 超声相控阵 全聚焦方法 最短路径射线追踪 碳纤维增强复合材料 褶皱
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碳纤维增强复合材料黏结型锚固体系弯拉性能试验研究 被引量：1
19
作者 贾丽君 张文超 徐利平 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期902-910,共9页
为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载‒... 为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载‒应变关系。结果表明,锚固体系的弯拉承载力折减量系数随CFRP筋弯曲半径的增大而减小,CFRP筋直径越大试件承载力折减量系数越大,并且CFRP筋横向约束有利于弯拉极限承载力的提高。此外,CFRP筋荷载‒应变曲线的非线性变化是试件失效前的典型特征。弯曲半径和CFRP筋直径的比值与锚固效率系数为线性关系,比值在2.4‰以下时试件的弯拉锚固效率系数小于80%,试件呈不均匀断裂和剪切的破坏形式。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料(CFRP)黏结型锚固体系 弯拉试验 承载力折减量系数 横向约束 锚固效率 破坏形式
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考虑切削能耗和表面质量的碳纤维增强树脂基复合材料加工工艺参数优化决策 被引量：4
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作者 鄢威 王欣怡 +2 位作者 张华 朱硕 江志刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1834-1844,共11页
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)二次加工能耗与质量的影响要素相比于传统材料加工更为复杂,导致现有相关经验公式难以适用。基于此,以CFRP二次加工的切削力分析为切入点,对考虑能耗和质量的CFRP加工工艺参数优化决策问题开展研究。首... 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)二次加工能耗与质量的影响要素相比于传统材料加工更为复杂,导致现有相关经验公式难以适用。基于此,以CFRP二次加工的切削力分析为切入点,对考虑能耗和质量的CFRP加工工艺参数优化决策问题开展研究。首先分析纤维方向角对CFRP加工形式的影响,推导了切削力模型;然后建立了以切削三要素和纤维方向角为变量,以切削能耗和表面粗糙度为目标的多目标优化模型,并提出了多样化突变驱动的粒子群优化算法(DM-PSO)与层次分析法(AHP)集成的工艺参数优化决策方法;最后通过铣削试验设计验证了上述模型和方法的可行性和优越性。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 加工工艺参数 优化决策 加工能耗 表面粗糙度
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