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高强高模量碳纤维复合材料的制备及其力学性能研究
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作者 宋盼盼 李志涛 +3 位作者 尹国强 徐盼盼 沈琰 薛亚俊 《化工新型材料》 北大核心 2025年第8期97-101,共5页
以高温固化型环氧树脂HG101为基体,高强高模量碳纤维为增强材料,通过热熔浸渍法制备了具有良好物理性能和工艺性能的预浸料,采用热压罐固化成型工艺制备出高强高模量碳纤维复合材料。通过扫描电子显微镜、万能试验机对复合材料的微观形... 以高温固化型环氧树脂HG101为基体,高强高模量碳纤维为增强材料,通过热熔浸渍法制备了具有良好物理性能和工艺性能的预浸料,采用热压罐固化成型工艺制备出高强高模量碳纤维复合材料。通过扫描电子显微镜、万能试验机对复合材料的微观形貌、力学性能进行了表征和测试。结果表明:与中模量CF1碳纤维预浸料复合材料相比,高模量CF2、CF3、CF4碳纤维复合材料0°拉伸模量分别提高28.57%、31.55%、97.62%,碳纤维强度转化率也依次提高;同时短梁强度和面内剪切强度较高,表明环氧树脂HG101与高模量碳纤维界面结合性能良好。 展开更多
关键词 高强高模量纤维 预浸料 力学性能 复合材料
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高模量碳纤维复合材料管件高低温交变环境结构稳定性研究
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作者 武海生 罗锦涛 +4 位作者 顾轶卓 孙天峰 刘佳 姚旗 黎昱 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第9期87-91,共5页
针对高模量碳纤维复合材料管件高低温交变环境下截面变形、分层问题,基于纤维混杂思路,在其大角度差铺层之间增设单层超薄(0.02 mm)无碱玻璃纤维平纹布,仿真分析表明,该玻璃纤维平纹布的加入,有效缓解了碳纤维大角度铺层之间的热膨胀失... 针对高模量碳纤维复合材料管件高低温交变环境下截面变形、分层问题,基于纤维混杂思路,在其大角度差铺层之间增设单层超薄(0.02 mm)无碱玻璃纤维平纹布,仿真分析表明,该玻璃纤维平纹布的加入,有效缓解了碳纤维大角度铺层之间的热膨胀失配,降低了层间应力。高低温交变试验结果印证了仿真分析的正确性,经过液氮温度(-196℃)至+150℃共六个高低温交变循环后,层间设置玻璃纤维平纹布的管件试件截面结构保持完整,几何尺寸未发生变化。单向板弯曲对比试验表明,超薄玻璃纤维平纹布的加入不仅起到了层间增韧效果,且对结构的弯曲性能无明显影响,这得益于超薄玻璃纤维平纹布的低模量与极小的厚度占比(1.6%)。 展开更多
关键词 高模量碳纤维复合材料 高低温交变环境 结构稳定性 层间增韧
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高模量碳纤维复合材料的电磁铆接工艺研究 被引量:9
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作者 曹增强 盛熙 +2 位作者 夏力农 彭雅明 梁鸿森 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期198-202,共5页
研究了高模量碳纤维复合材料结构的电磁铆接工艺。通过实验确定了铆钉外伸量、钉孔间隙等工艺参数,给出了复合材料结构铆接用垫圈的几何尺寸,提出了合理的镦头尺寸。强度实验和损伤检测表明电磁铆接可以代替螺栓连接,成功地铆接高模量... 研究了高模量碳纤维复合材料结构的电磁铆接工艺。通过实验确定了铆钉外伸量、钉孔间隙等工艺参数,给出了复合材料结构铆接用垫圈的几何尺寸,提出了合理的镦头尺寸。强度实验和损伤检测表明电磁铆接可以代替螺栓连接,成功地铆接高模量碳纤维复合材料。 展开更多
关键词 高模量碳纤维复合材料 电磁铆接 加工工艺 航空制造
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高模量碳纤维复合材料钻削力和加工缺陷分析 被引量:3
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作者 刘峰 孙剑飞 +1 位作者 陈五一 刘佳 《工具技术》 北大核心 2015年第5期12-16,共5页
由于碳纤维复合材料独特的物理结构和化学性质,在其钻削加工中往往容易出现撕裂、毛刺、分层等缺陷,而这些缺陷与钻削参数以及钻削力息息相关。采用全因素实验研究了切削速度和进给速度对切削力以及钻削加工缺陷的影响。利用方差分析,... 由于碳纤维复合材料独特的物理结构和化学性质,在其钻削加工中往往容易出现撕裂、毛刺、分层等缺陷,而这些缺陷与钻削参数以及钻削力息息相关。采用全因素实验研究了切削速度和进给速度对切削力以及钻削加工缺陷的影响。利用方差分析,对切削速度和进给量对实验结果的影响程度进行了分析。研究发现进给量是影响钻削加工最主要的因素,并且钻削轴向力和加工缺陷随切削参数的变化趋势基本一致。 展开更多
关键词 高模量 纤维复合材料 钻削力 撕裂 毛刺 分层
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高模量碳纤维复合材料薄壁管件成型工艺优化研究 被引量:5
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作者 王洋 刘洪新 +1 位作者 陈维强 黎昱 《宇航材料工艺》 CSCD 北大核心 2017年第2期56-59,76,共5页
为了获得高模量碳纤维复合材料薄壁管件最佳成型工艺参数组合,通过正交试验确定了缠绕工艺参数的大小顺序,经过进一步优化试验及对孔隙率和管件性能分析,得到挤胶装置间隙为0.1~0.12 mm,胶液温度为(40±2)℃,纤维缠绕张力为(10±... 为了获得高模量碳纤维复合材料薄壁管件最佳成型工艺参数组合,通过正交试验确定了缠绕工艺参数的大小顺序,经过进一步优化试验及对孔隙率和管件性能分析,得到挤胶装置间隙为0.1~0.12 mm,胶液温度为(40±2)℃,纤维缠绕张力为(10±2)N,加压带缠绕张力为40 N时,管件综合性能最优。 展开更多
关键词 高模量纤维 薄壁管件 缠绕成型 优化 复合材料
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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 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 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 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
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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 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
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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 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
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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 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 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
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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 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
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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
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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 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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碳纤维复合材料干涉配合连接技术研究进展
16
作者 曹增强 郭映江 霍鲁斌 《航空制造技术》 北大核心 2025年第18期14-25,共12页
碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)广泛应用于航空航天产品,由于CFRP制造技术的限制和载荷传递的要求,机械连接仍无法避免。干涉配合连接技术对提高CFRP结构机械连接接头的强度和寿命有巨大帮助。然而由... 碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)广泛应用于航空航天产品,由于CFRP制造技术的限制和载荷传递的要求,机械连接仍无法避免。干涉配合连接技术对提高CFRP结构机械连接接头的强度和寿命有巨大帮助。然而由于CFRP纤维脆性、层间强度低等特点,干涉配合连接技术应用仍存在许多问题。本文重点阐述了CFRP干涉配合连接技术方面的国内外研究进展,分析了CFRP干涉配合连接疲劳寿命增益机理,介绍了当前主要的CFRP干涉配合连接工艺方法,讨论了CFRP干涉配合连接质量的主要影响因素。最后在以上分析的基础上提出了未来CFRP干涉配合连接技术的发展趋势和应用前景。 展开更多
关键词 纤维增强树脂基复合材料(CFRP) 干涉配合 损伤控制 动态安装 长寿命连接技术
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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
17
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 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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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 被引量:1
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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 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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展纱碳纤维复合材料研究:微观形貌与力学性能变化 被引量:1
19
作者 梁霞 张竹青 +1 位作者 侯仰青 吴海宏 《航空制造技术》 北大核心 2025年第16期79-85,共7页
采用自主研发的碳纤维展纱–上浆一体化平台制备宽展倍率为2和5的展纱碳纤维(Spreading carbon fiber,SCF)预浸料。通过热压工艺制备SCF复合材料层合板。从宽展倍率、面密度、厚度等不同角度表征了SCF预浸带的几何尺度。采用超景深显微... 采用自主研发的碳纤维展纱–上浆一体化平台制备宽展倍率为2和5的展纱碳纤维(Spreading carbon fiber,SCF)预浸料。通过热压工艺制备SCF复合材料层合板。从宽展倍率、面密度、厚度等不同角度表征了SCF预浸带的几何尺度。采用超景深显微镜研究了SCF单向预浸带的几何尺度对纤维排列缺陷、表面形貌的影响规律,并对纤维带的浸润性和树脂浸渍率进行研究。通过SEM进一步分析了SCF复合材料层合板的微观形貌及其在拉伸载荷作用下的断口形貌。结果表明,高倍率下的纤维基本平行一致,纤维错排和滑落的现象较少,SCF单向预浸带的表面能增加,树脂对纤维的浸渍率也相应提高。高倍率下SCF复合材料层合板的拉伸强度提高了18.7%,微观形貌中纤维脱落较少,拉伸断面规整,未见纤维层和树脂的明显剥离。 展开更多
关键词 展纱纤维(SCF) 宽展 微观形貌 复合材料 力学性能
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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 被引量:1
20
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 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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