异质层合透明件疲劳失效模式及损伤机理

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作者 于泽宗 相宁 +4 位作者 路红瑜 芮涵钦 郑梦瑶 张晓雯 颜悦 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第9期95-104,共10页

主流飞机座舱盖透明件采用聚碳酸酯(PC)、聚氨酯弹性体(TPU)和定向有机玻璃(PMMA)的异质层合结构设计,旨在满足高透光性和高抗冲击性能的综合要求。透明件在服役周期内经受持续的气动载荷和压力变化过程中会产生应力集中、微裂纹等安全... 主流飞机座舱盖透明件采用聚碳酸酯(PC)、聚氨酯弹性体(TPU)和定向有机玻璃(PMMA)的异质层合结构设计,旨在满足高透光性和高抗冲击性能的综合要求。透明件在服役周期内经受持续的气动载荷和压力变化过程中会产生应力集中、微裂纹等安全隐患,使得在长期交变应力作用下疲劳失效具有突发性和隐蔽性,影响飞行安全。对异质层合结构透明件的疲劳性能评估,测得其条件疲劳极限为41.3 MPa,并基于不同应力水平绘制S-N曲线。研究总结了42,50,60 MPa三种不同应力下层合透明件的失效形式,分别为PC蠕断,PMMA脆断及PC与TPU界面脱黏后颈缩。采用光学显微镜观测PC层试验过程表面裂纹扩展行为,通过有限元建模对疲劳过程中应力进行了预测分布,并结合层合透明件疲劳过程应力双折射结果,揭示整体试样失效机理。使用数字图像相关技术捕捉单层材料在不同载荷条件下的应变场,发现PC层在疲劳过程中不仅受轴向拉力,还由于形变差异受到显著剪切力作用,且单层材料实际受力均高于设定载荷值。 展开更多

关键词 层合结构透明件 疲劳失效 飞机座舱盖 受力分析 有限元模拟

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边缘连接结构对飞机座舱盖透明件拉伸及疲劳性能的影响 被引量：1

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作者 于泽宗 芮涵钦 +2 位作者 郑梦瑶 张晓雯 颜悦 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期144-151,共8页

飞机座舱盖透明件所用材料以定向有机玻璃[聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)]、聚碳酸酯(PC)或者两者层合材料为主,而透明件与骨架的连接位置是飞机座舱盖结构中的薄弱区域,该区域作为保障座舱盖透明件密封性和完整性的关键组成部分,直接影响飞... 飞机座舱盖透明件所用材料以定向有机玻璃[聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)]、聚碳酸酯(PC)或者两者层合材料为主,而透明件与骨架的连接位置是飞机座舱盖结构中的薄弱区域,该区域作为保障座舱盖透明件密封性和完整性的关键组成部分,直接影响飞行员飞行安全。评估了单层PMMA和PMMA与PC层合结构透明件在软、硬边缘连接方式下的拉伸性能和疲劳性能,为不同边缘结构的使用寿命及可靠性评估提供数据支撑。研究梳理了单层有机玻璃透明件和层合结构透明件在轴向拉伸和疲劳测试过程中的断裂破坏、疲劳失效的原因及表现,并提出可能出现的缺陷对座舱盖透明件拉伸及疲劳性能的影响。结果表明,层合软连接、单层软连接、层合硬连接和单层硬连接结构试样的拉伸断裂应力分别为21.5,17.58,16.55,21.55 MPa,通过升降法得到的这4种连接结构的条件疲劳极限分别为10.15,10.52,8.01,9.77 MPa。综合实际应用中飞机座舱盖透明件轻质化和抗冲击性能要求,优选出层合软连接结构为四种状态下最佳的边缘连接结构。 展开更多

关键词 层合结构透明件 边缘连接 飞机座舱盖 轴向拉伸 疲劳失效

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非晶态ITO透明导电薄膜的制备及热处理晶化技术研究进展 被引量：10

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作者 李佳明 姜良宝 +5 位作者 陈牧 李晓宇 韦友秀 张晓锋 马一博 颜悦 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期24-35,共12页

透明导电氧化物薄膜已在液晶显示器、太阳能电池、电致变色窗、气体传感器、高层建筑物的幕墙玻璃、飞机和高速列车导热玻璃(防冰除雾)等领域得到广泛应用。为了制备高透光性、高导电性的氧化铟锡(ITO)透明导电氧化物薄膜,一般采用两种... 透明导电氧化物薄膜已在液晶显示器、太阳能电池、电致变色窗、气体传感器、高层建筑物的幕墙玻璃、飞机和高速列车导热玻璃(防冰除雾)等领域得到广泛应用。为了制备高透光性、高导电性的氧化铟锡(ITO)透明导电氧化物薄膜,一般采用两种途径:高温制备方法直接沉积出结晶态薄膜;室温下沉积出非晶薄膜后再进行热处理使其晶化。对于不耐高温的基底材料,研究快速热处理晶化方法具有重要的指导意义。该方法既能保证ITO薄膜的使用要求,又能降低晶化方法对基底产生的影响。根据不同的应用背景与使用要求,选择合适的制备方法与晶化方法,是获得高透光性、高导电性薄膜的关键。本文综述了目前国内外对ITO透明导电氧化物薄膜晶化方法的研究进展。通过对比不同的薄膜晶化方法的机理和优缺点,指出了红外晶化法、激光晶化法、闪光灯晶化法可以实现薄膜快速结晶。并且,采用上述方法处理,过程中基底温度低于薄膜温度,有望取代目前商业生产中使用的传统炉式晶化法,能够提高生产效率、节约生产成本、获得高质量、高性能的透明导电氧化物薄膜,适用范围更广。 展开更多

关键词 ITO 透明导电氧化物 薄膜制备 热处理 晶化

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边缘结构材料对透明件疲劳寿命的影响及优化 被引量：3

4

作者 赵景云 颜悦 +1 位作者 厉蕾 张洪峰 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期347-351,共5页

本文通过对某飞机侧风挡有机层合玻璃透明件进行增压载荷下低周疲劳试验,发现其边缘连接孔周围出现变形甚至破裂的现象。基于ABAQUS软件中隐式计算的方法对该侧风挡进行了增压载荷加载的仿真分析。建立了解析刚体模拟透明件和机身骨架... 本文通过对某飞机侧风挡有机层合玻璃透明件进行增压载荷下低周疲劳试验,发现其边缘连接孔周围出现变形甚至破裂的现象。基于ABAQUS软件中隐式计算的方法对该侧风挡进行了增压载荷加载的仿真分析。建立了解析刚体模拟透明件和机身骨架之间的螺栓连接结构。计算结果中透明件的应力分布与疲劳试验中透明件边缘的破坏规律一致。选择涤纶钢作为透明件边缘的加强材料,对新结构的透明件进行了相同的低周疲劳试验。试验结果未发现其边缘孔位置出现变形及破坏,同时仿真结果显示层合透明件的最高应力水平下降了50.5%。通过仿真分析发现随着边缘粘接材料弹性模量的增加,透明件的最大等效应力降低,但变化率减小。本文结论对透明件边缘粘接材料的选择及结构的优化具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 有机玻璃 边缘连接 低周疲劳 透明件 有限元方法

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PC的结构性能调控及其在航空透明件上的应用 被引量：3

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作者 许雪婷 王韬 +5 位作者 王博伦 孙琦伟 葛勇 郎建林 陈宇宏 颜悦 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期160-164,共5页

针对具有高抗冲性能、高透明性、工程应用广泛的芳香族聚碳酸酯(PC)展开了综述,梳理了PC制备方法,系统分析了PC制备工艺、分子量及其分布、长链支化结构对性能的影响规律与作用机制,基于研究现状提出了PC选材方向。PC凭借其性能优势正... 针对具有高抗冲性能、高透明性、工程应用广泛的芳香族聚碳酸酯(PC)展开了综述,梳理了PC制备方法,系统分析了PC制备工艺、分子量及其分布、长链支化结构对性能的影响规律与作用机制,基于研究现状提出了PC选材方向。PC凭借其性能优势正逐步应用于航空航天等高端工业领域,详细介绍了PC作为航空透明件材料的性能特点,简述了国外战斗机单层和复合PC座舱盖应用现状,提出了我国PC一体化注射成型座舱盖的发展新趋势。 展开更多

关键词 聚碳酸酯 聚碳酸酯制备 聚碳酸酯结构 聚碳酸酯性能 航空座舱盖

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电致变色技术研究进展和应用 被引量：21

6

作者 韦友秀 陈牧 +3 位作者 刘伟明 厉蕾 张官理 颜悦 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期108-123,共16页

经过多年的研究和发展,电致变色技术已被应用于建筑窗、汽车防眩后视镜、飞机舷窗等领域。本文概述了电致变色器件的结构、工作原理、材料分类、以及特性要求,阐述了电致变色薄膜的制备方法和实现应用的技术要求,并总结分析了国内外发... 经过多年的研究和发展,电致变色技术已被应用于建筑窗、汽车防眩后视镜、飞机舷窗等领域。本文概述了电致变色器件的结构、工作原理、材料分类、以及特性要求,阐述了电致变色薄膜的制备方法和实现应用的技术要求,并总结分析了国内外发展状况和最新进展。将电致变色应用在能源领域达到节约能耗的效果,极具社会意义和商业价值,是其发展过程的里程碑。目前,探索时间成本和经济效益双赢的技术路线和工艺流程,拓展应用领域(与其他技术相结合)并开发出相关的实用性产品将为电致变色技术重要的发展趋势。具有工业前景的湿化学方法有降低成本,提高效率的优势,将成为实现该项技术普及化的研究热点,另外,电解质层材料的研发和制备也会成为研究发展中的核心技术。 展开更多

关键词 电致变色 智能窗 节能环保 柔性器件 自供能电致变色器件

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大型复杂曲面透明件非接触在线测量与建模方法 被引量：4

7

作者 刘其广 徐飞飞 +1 位作者 赵吉斌 吕杰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第11期1728-1732,共5页

实现了一种对大型复杂曲面透明件的非接触在线测量和建模方法,该方法能够适应航空座舱透明件刚度低、表面易划伤的结构特点。基于五轴数控加工中心,利用光谱共焦位移传感器和数据采集卡,在线记录运行过程中工件表面和机床各轴的位置坐标... 实现了一种对大型复杂曲面透明件的非接触在线测量和建模方法,该方法能够适应航空座舱透明件刚度低、表面易划伤的结构特点。基于五轴数控加工中心,利用光谱共焦位移传感器和数据采集卡,在线记录运行过程中工件表面和机床各轴的位置坐标,对采集的两组数据进行矢量求和,并通过开发软件进行处理,实现了透明件的非接触测量与数学模型的重建。通过实验完成了曲面点云的采集、数据处理以及曲面模型的重构,验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 透明件 非接触测量 数控 建模

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陶瓷基透明防弹装甲研究进展 被引量：10

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作者 刘家希 石晓东 +3 位作者 姜良宝 李晓宇 王敏博 颜悦 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期30-40,共11页

随着军用载具所受威胁的不断升级,对于驾驶舱的防护要求也在增加。传统以防弹玻璃为主的透明装甲已难以满足使用要求。更轻更薄的陶瓷基透明装甲正在逐渐成为主流选择。与其他防弹装甲相似,透明防弹装甲的主要研究方向包括:寻找性能更... 随着军用载具所受威胁的不断升级,对于驾驶舱的防护要求也在增加。传统以防弹玻璃为主的透明装甲已难以满足使用要求。更轻更薄的陶瓷基透明装甲正在逐渐成为主流选择。与其他防弹装甲相似,透明防弹装甲的主要研究方向包括:寻找性能更优的材料用于装甲组件;通过实验或计算机模拟对结构设计与弹道实验进行指导;更加深入地了解装甲材料所需的主要性能、系统整体性能以及整个系统各组件之间的相互影响。依据这一思路,本文首先简要综述了陶瓷透明防弹装甲研究较多的三种迎弹面陶瓷材料的优缺点、制备工艺以及各自的发展及应用水平,三种陶瓷中蓝宝石的静力学参数最优,而实际防弹效果则以多晶陶瓷更好,导致这一现象的原因主要是两类陶瓷碎裂模式的不同产生的弹丸-陶瓷相互作用效果的差异;然后对多晶陶瓷、单晶、玻璃三种类型材料高应变率下的裂纹扩展特性和防弹性能进行了讨论,高应变速率下材料裂纹扩展特性对冲击能量/速率是敏感的,多晶陶瓷是沿晶断裂和穿晶断裂的复合扩展方式,蓝宝石高能冲击下裂纹扩展特征类似多晶陶瓷,临界能量以下则以沿特定晶面的解理断裂为主;最后对透明防弹装甲各功能层的选材标准和结构设计原则进行了总结与展望,迎弹面优选高杨氏模量、高硬度的细晶粒多晶陶瓷材料,中间层选用具有良好的断裂韧度、高弯曲刚度以及将破碎控制在较小范围的能力的材料,背弹面要求材料具有一定的延展性和低密度的特点。各层之间需相互配合才能实现透明陶瓷装甲防弹效能的最大化。 展开更多

关键词 透明防弹装甲 冲击实验 蓝宝石 镁铝尖晶石 氮氧化铝

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非晶透明导电氧化物薄膜研究进展 被引量：4

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作者 张晓锋 颜悦 +3 位作者 陈牧 刘宏燕 郝常山 张官理 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-16,共16页

随着有机/聚合物衬底的广泛使用,非晶透明导电氧化物薄膜由于兼具优异的透明与导电性、性能稳定、表面平整光滑、易于刻蚀和大面积制备、兼容现有工艺、无须后续退火处理进而简化工艺流程等优点,已应用于薄膜晶体管、有机/聚合物太阳能... 随着有机/聚合物衬底的广泛使用,非晶透明导电氧化物薄膜由于兼具优异的透明与导电性、性能稳定、表面平整光滑、易于刻蚀和大面积制备、兼容现有工艺、无须后续退火处理进而简化工艺流程等优点,已应用于薄膜晶体管、有机/聚合物太阳能电池、电致变色、电磁屏蔽等诸多领域。尽管非晶态透明导电氧化物的原理与结晶态的基本相同,但其不是简单的结晶态透明氧化物的非晶态,而是特定组元在特定条件下制备获得的。在简要介绍透明与导电及两者间的耦合关系的基础上,重点介绍了更为一般的非晶半导体氧化物的研究历程及其特点,并与结晶态透明导电氧化物薄膜对比,指出N型非晶透明导电氧化物的电子结构特征是其金属阳离子结构为(n-1)d10ns0,由于s电子轨道呈球对称,且相邻重叠积分较大,迁移率较高,结构容错性较强,因此可以稳定保持其结晶态时的中近程结构及优异的特性,并详细介绍了表征其近程结构的中程有序、因缺乏衡量周期的量子数而使用更为一般的态密度以及非晶结构的亚稳特性。在此基础上,详细举例介绍了N型和P型非晶透明导电氧化物体系的性质和特点,特别介绍了铟系非晶透明导电氧化物的种类和特点,其中又以氧化铟锌的性能最为优异。由于目前的非晶透明导电氧化物体系主要是针对N型导电的,故P型非晶透明导电氧化物的例子较少。最后结合产业动态简要介绍了非晶透明导电氧化物薄膜的应用领域,并结合当前研究现状和发展趋势指出了今后三个可能的研究发展方向:(1)非铟系透明导电氧化物的研究与开发有待进一步加强;(2)另辟蹊径开发P型透明导电氧化物的基本原理和材料;(3)充分发挥非晶透明导电氧化物的优势,拓展其在部分半导体领域的应用。 展开更多

关键词 薄膜 非晶 透明导电氧化物 稳定性 氧化铟

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耐高温无色透明聚酰亚胺/SiO_2纳米复合薄膜的合成及性能研究 被引量：3

10

作者 杨木泉 张洪峰 +1 位作者 厉蕾 颜悦 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2017年第10期1-5,9,共6页

通过采用硅烷偶联剂连接于独特设计的PI高分子主链,再原位接枝SiO_2纳米粒子的方法,制备了一种耐高温光学透明的半芳香型聚酰亚胺(PI)/SiO_2复合薄膜。结果表明:该PI/SiO_2复合薄膜中的SiO_2在较高的含量下仍能保持良好的分散性。经410... 通过采用硅烷偶联剂连接于独特设计的PI高分子主链,再原位接枝SiO_2纳米粒子的方法,制备了一种耐高温光学透明的半芳香型聚酰亚胺(PI)/SiO_2复合薄膜。结果表明:该PI/SiO_2复合薄膜中的SiO_2在较高的含量下仍能保持良好的分散性。经410℃退火后,PI/SiO_2复合薄膜仍能保持优良的光学性能和热稳定性,其热分解温度(Td)(0.1%失重)高于420℃,玻璃化转变温度(Tg)高于350℃,热膨胀系数与无机玻璃相当。 展开更多

关键词 耐高温 透明材料 聚酰亚胺 纳米复合材料 低热膨胀系数

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在PMMA上低温沉积TiO_(2)薄膜的光学性能及显微结构 被引量：2

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作者 纪建超 颜悦 +3 位作者 陈宇宏 哈恩华 郝常山 雷沛 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期7-12,共6页

采用直流脉冲磁控溅射的方法,在有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)上沉积了TiO_(2)薄膜。研究了氧气比例、真空度等参数对TiO_(2)薄膜的结构及光学性能的影响。借助椭圆偏振光测试仪、X射线衍射(XRD)仪、分光光度计、原子力显微镜(AFM)... 采用直流脉冲磁控溅射的方法,在有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)上沉积了TiO_(2)薄膜。研究了氧气比例、真空度等参数对TiO_(2)薄膜的结构及光学性能的影响。借助椭圆偏振光测试仪、X射线衍射(XRD)仪、分光光度计、原子力显微镜(AFM)等表征手段,分析了薄膜的光学特性、元素组成、结晶性能、及显微结构。结果表明,随氧气比例的增加,薄膜的沉积速率降低,沉积的薄膜的粒径变大,薄膜趋于疏松;在光学性能方面表现为随氧气比例的增加,折射率递减,但可见光透过率增加,反射率谱线出现红移;根据折射率计算的薄膜堆积密度分别为0.95、0.93、0.87、0.88、0.78,与氧气比例反向变化;根据光谱计算的薄膜禁带宽度在3.12~3.14 eV之间,与氧气比例反向变化;随工作真空度的降低,薄膜的沉积速率先升后降,薄膜趋于疏松,折射率下降,根据折射率计算的薄膜堆积密度为0.96、0.95、0.90、0.89、0.88、0.88、0.87,真空度对薄膜可见光透过率具有正向影响,对薄膜的禁带宽度有反向影响,禁带宽度在3.13~3.16 eV之间;本文沉积的TiO_(2)薄膜为无定形态,氧气比例与真空度的变化对其结晶性基本无影响。 展开更多

关键词 聚甲基丙烯酸甲酯 二氧化钛 薄膜 磁控溅射 光学性能 显微结构

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聚合物基透明导电薄膜断裂韧性的测量方法

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作者 周佳丽 张旋 +1 位作者 张晓锋 颜悦 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第2期23-27,32,共6页

在航空透明件领域,厚聚合物基底上透明导电薄膜的断裂韧性是量化抗开裂性的关键力学特性,因此基于纳米压痕和通道开裂试验评估了薄膜的断裂韧性。采用磁控溅射法将氧化铟锡(ITO)薄膜沉积在聚碳酸酯(PC)基底上。纳米压痕试验中,纳米压痕... 在航空透明件领域,厚聚合物基底上透明导电薄膜的断裂韧性是量化抗开裂性的关键力学特性,因此基于纳米压痕和通道开裂试验评估了薄膜的断裂韧性。采用磁控溅射法将氧化铟锡(ITO)薄膜沉积在聚碳酸酯(PC)基底上。纳米压痕试验中,纳米压痕在ITO薄膜上引起脆性断裂,通过对所得的载荷-深度曲线进行积分来计算断裂韧性;通道开裂试验中,使用原位拉伸法获得开裂应变,并结合力学模型计算断裂韧性。结果表明,不考虑残余应力时,2种测试方法获得了相对一致的断裂韧性,500 nm厚ITO薄膜的断裂韧性为1.62~1.81 MPa·m^(1/2);对于200 nm以下厚度的薄膜或存在大残余应力的薄膜,宜选择通道开裂试验以确定断裂韧性。 展开更多

关键词 聚合物基透明导电薄膜 断裂韧性 纳米压痕 通道开裂 原位试验

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新型结构粘接材料对航空有机玻璃性能的影响 被引量：6

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作者 李志生 张洪峰 +1 位作者 厉蕾 颜悦 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期78-83,共6页

选用新型结构粘接材料中低温固化环氧结构胶膜J-351和改性丙烯酸酯液体胶胶黏剂SY-50s,表征胶黏剂对有机玻璃的粘接性能以及应力-溶剂银纹性能,并研究胶黏剂对有机玻璃力学性能的影响。结果表明:两种胶黏剂对有机玻璃具有良好的粘接性能... 选用新型结构粘接材料中低温固化环氧结构胶膜J-351和改性丙烯酸酯液体胶胶黏剂SY-50s,表征胶黏剂对有机玻璃的粘接性能以及应力-溶剂银纹性能,并研究胶黏剂对有机玻璃力学性能的影响。结果表明:两种胶黏剂对有机玻璃具有良好的粘接性能,J-351抗应力溶剂银纹性能优于SY-50s;有机玻璃表面施胶后力学性能下降,与定向有机玻璃相比,浇注有机玻璃力学性能下降更为明显。通过对拉伸试样断口形貌分析发现,拉伸试样带有胶黏剂的一侧首先发生破坏。因SY-50s与有机玻璃界面结合紧密,导致带有SY-50s胶黏剂的有机玻璃力学性能下降程度较大;而J-351环氧胶膜与有机玻璃界面清晰,对有机玻璃力学性能影响相对较小。因胶黏剂对有机玻璃性能的影响,导致采用SY-50s胶黏剂粘接的试样边缘连接强度低于J-351胶黏剂粘接的试样,新型结构粘接材料J-351环氧胶膜在有机玻璃粘接中应用性能良好。 展开更多

关键词 有机玻璃 胶黏剂 力学性能 边缘连接

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有机玻璃双轴拉伸工艺力学模拟

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作者 王明全 丁尧 +3 位作者 张晓雯 李茂源 张云 颜悦 《塑料工业》 北大核心 2025年第5期113-119,140,共8页

为了研究工艺参数对双轴拉伸的影响、确定合理的工艺参数范围,开展有机玻璃双轴拉伸工艺力学模拟。首先对有机玻璃进行低应变率下的高温单轴拉伸实验,根据实验结果拟合Duan-Saigal-Greif-Zimmerman(DSGZ)本构模型的参数,并在有限元软件... 为了研究工艺参数对双轴拉伸的影响、确定合理的工艺参数范围,开展有机玻璃双轴拉伸工艺力学模拟。首先对有机玻璃进行低应变率下的高温单轴拉伸实验,根据实验结果拟合Duan-Saigal-Greif-Zimmerman(DSGZ)本构模型的参数,并在有限元软件中进行仿真,仿真结果表明DSGZ本构模型可准确的描述有机玻璃在双轴拉伸对应温度和应变率下的拉伸力学行为。在此基础上根据实际工况进行不同工艺下的大尺寸有机玻璃双轴拉伸仿真,分析了温度和拉伸速度对拉力、中间主要拉伸区域应力和边缘拉伸区域正应力差的影响,结果表明,温度高于403 K、拉伸速度小于0.667 mm/s时,拉伸速度对拉力的影响较小,提高温度可以降低拉力、中间主要拉伸区域应力,采用较低的拉伸速度和提高温度可以改善边缘拉伸区域的受力均匀性,最终确定了双轴拉伸的温度在413 K以上、拉伸速度在0.333 mm/s以下。 展开更多

关键词 有机玻璃 双轴拉伸 本构模型 力学模拟

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注射成型方法对客舱观察窗残余应力的影响

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作者 王韬 许雪婷 +4 位作者 王博伦 孙琦伟 葛勇 郎建林 颜悦 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第5期85-94,共10页

针对民用航空的有机玻璃,即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)客舱观察窗,对比了常规注射成型(CIM)和注射压缩成型(ICM)两种方法,研究了不同工艺参数对观察窗残余应力的影响,其中CIM工艺参数包括了注射速度、熔体温度、模具温度、冷却时间、保压... 针对民用航空的有机玻璃,即聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)客舱观察窗,对比了常规注射成型(CIM)和注射压缩成型(ICM)两种方法,研究了不同工艺参数对观察窗残余应力的影响,其中CIM工艺参数包括了注射速度、熔体温度、模具温度、冷却时间、保压压力和保压时间,ICM工艺参数包括了注射速度、熔体温度、模具温度、冷却时间、压缩行程和压缩速度。结果表明,CIM中保压压力对残余应力的影响最大,其次为熔体温度、保压时间和注射速率,模具温度和冷却时间的影响最弱;ICM中熔体温度、压缩行程和冷却时间对残余应力的影响最大,压缩速度和注射速度次之,模具温度最弱。随着熔体温度的升高,不同工艺方法下观察窗的残余应力降低均超过60%。ICM中更多阶段的压力控制使得模腔压力更加均匀,增大压缩行程和压缩速率可以降低注射压力、减小充填阻力和压力梯度,进一步降低分子链取向和残余应力,可控制应力均值在12 nm(光程差)以下。采用优化的ICM工艺,制备出残余应力低、光学性能良好的客舱观察窗,完成并通过了充压疲劳和破损安全试验验证,满足使用要求。 展开更多

关键词 残余应力 常规注射成型 注射压缩成型 客舱观察窗 有机玻璃

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基于综合平衡法的观察窗注射压缩成型多目标工艺优化

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作者 王韬 葛勇 +4 位作者 郎建林 许雪婷 王博伦 孙琦伟 颜悦 《塑料工业》 北大核心 2025年第8期101-107,共7页

本文采用注射压缩成型方法制备薄壁航空观察窗,优化工艺参数以进一步降低产品体积收缩率与残余应力。试验因素包括熔体温度、模具温度、注射时间、压缩距离、压缩速度、开始压缩时间和压缩力,优化目标为观察窗的最大体积收缩率和最大残... 本文采用注射压缩成型方法制备薄壁航空观察窗,优化工艺参数以进一步降低产品体积收缩率与残余应力。试验因素包括熔体温度、模具温度、注射时间、压缩距离、压缩速度、开始压缩时间和压缩力,优化目标为观察窗的最大体积收缩率和最大残余应力,建立7因素3水平正交设计试验。开展各因素对目标值的极差、方差分析,得出各因素对目标值的影响趋势和显著性。根据综合平衡法确定最优工艺参数组合:熔体温度为260℃、模具温度为90℃、注射时间为10 s、压缩距离为1.5 mm、压缩速度为50 mm/s、开始压缩时间为12 s、压缩力为500 t。最优工艺模拟的最大体积收缩率为4.921%,比初始方案降低了0.972个百分点,降低幅度为16.5%;最大残余应力为2.987 MPa,比初始方案降低了0.435 MPa,降低幅度为12.7%,产品的成型质量有较大提高。采用最优工艺进行产品试制,制品的光学质量及尺寸精度良好,充压测试未出现开裂现象,满足设计与使用要求。 展开更多

关键词 注射压缩成型 观察窗 正交试验设计 综合平衡法 多目标工艺优化

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基于回归分析的飞机航行灯罩注塑工艺参数多目标优化

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作者 王韬 王博伦 +4 位作者 许雪婷 葛勇 郎建林 孙琦伟 颜悦 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第7期100-107,114,共9页

针对飞机航行灯罩在注射成型过程中产生较大翘曲变形和残余应力,导致产品在二次加工、装配以及使用过程中产生开裂等问题,提出基于回归分析的方法,对灯罩的翘曲变形和残余应力实施多目标优化。选择熔体温度、模具温度、注射时间、注射... 针对飞机航行灯罩在注射成型过程中产生较大翘曲变形和残余应力,导致产品在二次加工、装配以及使用过程中产生开裂等问题,提出基于回归分析的方法,对灯罩的翘曲变形和残余应力实施多目标优化。选择熔体温度、模具温度、注射时间、注射压力、保压时间、保压压力、冷却时间为试验因素,以产品的翘曲变形和残余应力为优化目标,建立7因素21水平均匀设计试验。通过熵权法与改进折中规划法将多目标优化问题转换为综合目标值评价,并建立以综合目标值为响应值的多元回归方程。使用粒子群算法对回归方程进行迭代寻优,求得最小响应值为0.096,对应的最优工艺参数组合为熔体温度306℃、模具温度82℃、注射时间3s、注射压力85MPa、保压时间24s、保压压力138MPa、冷却时间54s。按照最优工艺参数组合对塑件进行模拟,其最大翘曲变形为0.812mm,最大残余应力为1.256MPa,综合目标值为0.103,优化方案的模拟结果与预测值差异较小,表明回归模型预测精度较高。将优化后的工艺参数组合应用于实际试模生产,产品的实测结果与优化模拟趋势一致,满足装配和使用要求。 展开更多

关键词 注塑工艺参数 多元回归分析 均匀试验设计 熵权法 粒子群算法

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新型耐高温透明环烯烃共聚物的合成与性能 被引量：5

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作者 杨木泉 张洪峰 +1 位作者 厉蕾 颜悦 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1-6,共6页

利用一种大位阻的降冰片烯衍生物{外型-1,4,4a,9,9a,10-六氢-9,10(1',2')-桥苯亚基-1,4-桥亚甲基蒽(EHBMA)}与丙烯(PP)共聚,制备一种新型的耐高温透明环烯烃共聚物材料(COC)。拉伸实验、DSC和UV-Vis光谱分析结果表明:该材料的... 利用一种大位阻的降冰片烯衍生物{外型-1,4,4a,9,9a,10-六氢-9,10(1',2')-桥苯亚基-1,4-桥亚甲基蒽(EHBMA)}与丙烯(PP)共聚,制备一种新型的耐高温透明环烯烃共聚物材料(COC)。拉伸实验、DSC和UV-Vis光谱分析结果表明:该材料的玻璃化转变温度达到220℃,透光率达到92%;改变共聚物中的EHBMA与PP共聚单体的比例,可以实现玻璃化转变温度在170~220℃范围内可调;与目前耐温性能最好的商品化COC产品TOPAS6017相比,该材料的玻璃化温度(T_g)提高了将近40℃;同时,该COC材料兼具良好的力学性能。 展开更多

关键词 环烯烃聚合物(COC) 耐高温 透明材料 共聚

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薄膜应力测量方法及影响因素研究进展 被引量：12

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作者 马一博 陈牧 +4 位作者 颜悦 刘伟明 韦友秀 张晓锋 李佳明 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期17-25,共9页

随着薄膜电子器件的尺寸不断减小,薄膜应力成为薄膜器件失效的重要原因。薄膜应力不仅影响薄膜结构而且与薄膜光学、电学、力学等性质相关,因此,薄膜应力逐渐成为薄膜材料研究领域的热点之一。本文综述了薄膜应力的最新研究进展,对比分... 随着薄膜电子器件的尺寸不断减小,薄膜应力成为薄膜器件失效的重要原因。薄膜应力不仅影响薄膜结构而且与薄膜光学、电学、力学等性质相关,因此,薄膜应力逐渐成为薄膜材料研究领域的热点之一。本文综述了薄膜应力的最新研究进展,对比分析了基底曲率法、X射线衍射法、拉曼光谱法等常见的薄膜应力检测方法,概括了薄膜成分比例、基底类型、磁控溅射工艺参数(溅射功率、工作压力、基底温度)和退火等影响薄膜应力的因素。发现基底曲率法适合测量绝大部分薄膜材料,而X射线衍射法、拉曼光谱法只适合测量具有特征峰的材料,纳米压痕法需与无应力样品作对比实验。在薄膜制备和退火过程中,薄膜应力一般发生压应力和张应力的转化,且多个工艺参数共同影响薄膜应力,适当调节参数可使薄膜应力达到最小值甚至无应力状态。最后,结合薄膜应力当前的研究现状提出了未来可能的研究方向,即寻找不同材料体系薄膜应力的精确测量方法以及薄膜应力检测过程中面临的检测范围问题。 展开更多

关键词 薄膜应力 应力测量 应力控制 基底曲率法

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聚碳酸酯中应变率压缩力学特性研究 被引量：6

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作者 王博伦 王韬 +5 位作者 相宁 葛勇 郎建林 孙琦伟 陈宇宏 颜悦 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期147-155,共9页

利用高速液压伺服试验机开展聚碳酸酯中应变率压缩实验,同时开展低、高应变率压缩的对比实验,验证了中应变率实验的有效性。基于不同温度下各应变率的压缩真实应力-应变曲线,获得了聚碳酸酯在中应变率压缩下的力学特征。结果表明:聚碳... 利用高速液压伺服试验机开展聚碳酸酯中应变率压缩实验,同时开展低、高应变率压缩的对比实验,验证了中应变率实验的有效性。基于不同温度下各应变率的压缩真实应力-应变曲线,获得了聚碳酸酯在中应变率压缩下的力学特征。结果表明:聚碳酸酯在中应变率下的压缩经历了弹性形变、屈服、应变软化和应变硬化四个阶段,材料力学行为的应变率和温度相关性表现为:提高应变率或降低温度,压缩屈服强度和屈服应变均增大;反之,升高温度或降低应变率,材料的应变软化更为显著。基于实验结果,构建了可描述聚碳酸酯中应变率压缩过程力学特征的ZWT非线性黏弹本构模型,该模型可为透明件结构设计与鸟撞仿真提供有力支撑。 展开更多

关键词 聚碳酸酯 压缩力学 应变率 本构模型 温度

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