莫来石晶须增强硅酸铝纤维复合材料的制备与性能研究 被引量：2

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作者 马晓亮 汪桂根 +4 位作者 张孟予 赵宝军 钟业盛 史丽萍 赫晓东 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第1期321-331,共11页

本文开发了一种无毒、低耗能的在硅酸铝纤维表面原位生长莫来石晶须的制备工艺。首先,对莫来石晶须增强硅酸铝纤维复合材料的热物理性能和形貌进行表征,确定在硼砂助熔作用下莫来石晶须原位生长的最佳热处理温度。然后,在最佳热处理温... 本文开发了一种无毒、低耗能的在硅酸铝纤维表面原位生长莫来石晶须的制备工艺。首先,对莫来石晶须增强硅酸铝纤维复合材料的热物理性能和形貌进行表征,确定在硼砂助熔作用下莫来石晶须原位生长的最佳热处理温度。然后,在最佳热处理温度条件下,分别以硅溶胶和硝酸铝为硅源和铝源,硼砂为助熔剂,分析助熔剂浓度和保温时间对晶须形貌、物相组成、密度和抗压强度的影响。结果表明,在硼砂助熔作用下,成功在硅酸铝纤维表面原位生长“细长针状”的莫来石晶须。最佳工艺条件为:热处理温度900℃,保温时间2 h,助熔剂浓度0.17 mol/L,硅溶胶浓度0.17 mol/L,硝酸铝浓度0.51 mol/L。莫来石晶须增强硅酸铝纤维压缩形变最高可达60%,在60%压缩形变时,材料的抗压强度最高可达0.462 MPa。 展开更多

关键词 莫来石晶须 硅酸铝纤维 助熔剂 原位增强 力学性能 热物理性能

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硼砂助熔剂诱导莫来石晶须增强硅酸铝纤维/SiO_(2)气凝胶复合材料的制备与性能研究

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作者 马晓亮 汪桂根 +4 位作者 张孟予 赵宝军 钟业盛 史丽萍 赫晓东 《陶瓷学报》 北大核心 2025年第4期786-795,共10页

为改善陶瓷纤维增强气凝胶材料力学性能不足、容易脆裂的问题,在硅酸铝纤维表面引入原位生长的莫来石晶须,以硅酸铝纤维/莫来石晶须作为增强体,将SiO_(2)湿凝胶引入增强体中,通过常压干燥法获得硅酸铝纤维/莫来石晶须增强SiO_(2)气凝胶... 为改善陶瓷纤维增强气凝胶材料力学性能不足、容易脆裂的问题,在硅酸铝纤维表面引入原位生长的莫来石晶须,以硅酸铝纤维/莫来石晶须作为增强体,将SiO_(2)湿凝胶引入增强体中,通过常压干燥法获得硅酸铝纤维/莫来石晶须增强SiO_(2)气凝胶复合材料。该复合材料最大压缩形变可达60%,在60%压缩形变下,材料抗压强度可达1.745 MPa,约为硅酸铝纤维增强SiO_(2)气凝胶材料抗压强度(0.518 MPa)的3.4倍,该复合材料还具有密度低(0.24 g·cm^(-3))、热导率低(0.038 W·m^(-1)·K^(-1))、比表面积高(106.21 m^(2)·g^(-1))等优点。 展开更多

关键词 莫来石晶须 原位生长 气凝胶复合材料 力学性能 热物理性能

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耐高温树脂基复合材料研究进展及其在航空航天领域的应用 被引量：7

3

作者 张涵其 谭指 +1 位作者 彭飞 王兵 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期18-28,共11页

耐高温树脂基复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等优点。因其在结构轻量化中的巨大应用潜力,在航空航天领域广受关注。本文重点介绍了双马来酰亚胺、聚酰亚胺和邻苯二甲腈三种耐高温树脂及其复合材料... 耐高温树脂基复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等优点。因其在结构轻量化中的巨大应用潜力,在航空航天领域广受关注。本文重点介绍了双马来酰亚胺、聚酰亚胺和邻苯二甲腈三种耐高温树脂及其复合材料,并对其树脂基体的历史发展脉络、复合材料成型工艺与力学性能的研究现状,以及在航空航天领域的应用进行了综述。最后,通过提炼对比三者在工艺性、力学性能上的特点和工程上的典型应用场景,拟为航空航天领域中的材料选择提供参考。 展开更多

关键词 树脂基复合材料 耐热性 力学性能 航空航天应用

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航空航天用纳米碳复合材料研究进展 被引量：10

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作者 赫晓东 王荣国 +2 位作者 彭庆宇 矫维成 赵旭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期707-718,共12页

对航空航天用纳米碳复合材料及其多功能特性的研究进展情况进行了综述,阐述了国内外研究者们在纳米碳复合材料及其多功能特性方面取得的重要成果,并系统地综述了纳米碳复合材料在多尺度增强、电磁屏蔽、智能驱动、隔热、传感方面的研究... 对航空航天用纳米碳复合材料及其多功能特性的研究进展情况进行了综述,阐述了国内外研究者们在纳米碳复合材料及其多功能特性方面取得的重要成果,并系统地综述了纳米碳复合材料在多尺度增强、电磁屏蔽、智能驱动、隔热、传感方面的研究工作。最后展望了纳米碳复合材料在航空航天领域中的潜在应用。 展开更多

关键词 纳米复合材料 纳米碳 多功能 研究进展

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碳纤维增强复合材料微观烧蚀行为数值模拟 被引量：15

5

作者 李伟 方国东 +2 位作者 李玮洁 王兵 梁军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期835-844,共10页

碳纤维增强复合材料已广泛应用于烧蚀热防护系统中,其微观结构直接影响材料的烧蚀行为,因此材料微观烧蚀机制分析对材料设计和制备具有重要意义.本文采用有限体积法并引入固体相体积分数与界面重构技术,建立了碳纤维增强复合材料微观烧... 碳纤维增强复合材料已广泛应用于烧蚀热防护系统中,其微观结构直接影响材料的烧蚀行为,因此材料微观烧蚀机制分析对材料设计和制备具有重要意义.本文采用有限体积法并引入固体相体积分数与界面重构技术,建立了碳纤维增强复合材料微观烧蚀数值模型.利用该微观烧蚀数值模型对碳基体包裹单根碳纤维进行烧蚀模拟,将数值模拟的烧蚀形貌与解析解结果进行对比,验证了数值求解方法的正确性.对单向碳纤维增强复合材料在不同碳纤维倾斜角下的微观烧蚀行为进行了模拟分析,得到了碳纤维倾斜角对微观烧蚀行为的影响规律.研究发现:对于碳纤维的抗氧化性能比基体强的情况,当氧扩散速率远远大于碳氧反应速率时,碳纤维将出现'笋尖'状的烧蚀形貌;当碳氧反应速率远远大于氧扩散速率时,纤维和基体将以相同速率烧蚀.当碳纤维的抗氧化性能比基体强时,纤维倾斜角会对材料微观烧蚀行为产生较大影响;相反,则影响不显著. 展开更多

关键词 微观烧蚀 碳纤维 复合材料 数值模拟 倾斜角度

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树脂基防隔热复合材料高温响应分析方法研究进展 被引量：6

6

作者 张军 李伟 +2 位作者 方国东 梁军 孟松鹤 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期739-748,共10页

针对树脂基防隔热复合材料高温条件下复杂的热/力/化学的多场耦合问题,从高温性能预报模型、高温响应求解方法和高温试验测试三方面进行了论述。详细介绍了研究树脂基防隔热复合材料高温响应相关的热解动力学模型、材料高温热物性及力... 针对树脂基防隔热复合材料高温条件下复杂的热/力/化学的多场耦合问题,从高温性能预报模型、高温响应求解方法和高温试验测试三方面进行了论述。详细介绍了研究树脂基防隔热复合材料高温响应相关的热解动力学模型、材料高温热物性及力学性能演化表征方法、材料高温响应模型的求解方法以及表征材料高温响应的多种高温试验测试手段。对上述研究方法的发展进行了评述,并对未来发展趋势进行了展望。本文有助于相关研究人员认识和发展树脂基复合材料在高温下的热力响应分析方法,也可供工程技术人员对这类材料的防隔热性能和高温承载性能进行研究。 展开更多

关键词 树脂基复合材料 高温响应 试验方法 热解 多场耦合

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薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透试验与失效机理 被引量：7

7

作者 吕新颖 刘龙权 赵淑媛 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第21期8834-8840,共7页

为研究薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透损伤的失效机理,对具有3层平面编织复合材料面板的蜂窝夹层板试验件进行了多种能量的冲击试验。并在考虑了面板材料的渐进失效以及面内剪切非线性应力应变关系基础上,运用LS-DYNA有限元分析软... 为研究薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透损伤的失效机理,对具有3层平面编织复合材料面板的蜂窝夹层板试验件进行了多种能量的冲击试验。并在考虑了面板材料的渐进失效以及面内剪切非线性应力应变关系基础上,运用LS-DYNA有限元分析软件建立了夹层板的数值模型,用以分析失效过程。结果表明,数值模拟结果与试验结果一致。上面板穿透或整体贯穿时面板均呈花瓣状裂开,前者蜂窝以压溃损伤为主,后者则额外产生蜂窝芯体与下面板间的界面脱粘以及蜂窝壁的断裂损伤。无面板穿透时,冲击接触力将保持纤维断裂损伤阈值力大小直至冲头回弹;面板穿透则使冲击区域刚度下降,接触力随之下降,其中板整体贯穿时接触力会出现两个峰值。薄面板复合材料蜂窝夹层结构冲击穿透过程中的主要能量耗散在复合材料面板的纤维拉伸断裂,蜂窝的压溃和断裂过程也消耗部分能量。 展开更多

关键词 复合材料 蜂窝夹层结构 冲击 穿透机理 数值模拟

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碳纤维/树脂基复合材料曲壁蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能 被引量：9

8

作者 刘鑫 吴倩倩 +1 位作者 于国财 吴林志 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第5期490-498,共9页

为研究碳纤维复合材料(CFRP)曲壁蜂窝结构在三点弯曲载荷作用下的承载特性与失效模式,对不同芯层高度、面板厚度的结构进行了理论预报、数值模拟及试验.首先,根据夹芯结构的主要失效模式,提出了相应的理论预报公式,并绘制了失效机制图;... 为研究碳纤维复合材料(CFRP)曲壁蜂窝结构在三点弯曲载荷作用下的承载特性与失效模式,对不同芯层高度、面板厚度的结构进行了理论预报、数值模拟及试验.首先,根据夹芯结构的主要失效模式,提出了相应的理论预报公式,并绘制了失效机制图;其次,建立了CFRP曲壁蜂窝夹芯结构的有限元仿真模型,对其在三点弯曲载荷作用下的典型失效行为进行模拟;最后,通过模压成型工艺制备了不同尺寸的CFRP曲壁蜂窝夹芯结构,并将试验结果与理论、模拟结果进行比较.结果表明,蜂窝夹芯结构承载能力与芯层高度、面板厚度密切相关,结构芯层及面板刚度随其尺寸的减小而下降,导致结构失效模式由面芯脱黏失效变为面板压溃失效. 展开更多

关键词 复合材料 蜂窝 夹芯结构 三点弯曲

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复合材料天线结构低速冲击损伤与剩余强度 被引量：2

9

作者 张铁纯 连泽伟 +1 位作者 胡建强 戴福洪 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期19-27,共9页

共形承载复合材料天线结构兼具力学承载和微波通信功能,由于其高度集成化和多功能化特点,应用前景广阔,但在制造和维修过程中极易受外来物的低能量冲击产生损伤。本文采用热压罐成型和二次胶结工艺制备以玻璃纤维增强复合材料为面板、以... 共形承载复合材料天线结构兼具力学承载和微波通信功能,由于其高度集成化和多功能化特点,应用前景广阔,但在制造和维修过程中极易受外来物的低能量冲击产生损伤。本文采用热压罐成型和二次胶结工艺制备以玻璃纤维增强复合材料为面板、以PMI泡沫为芯材并嵌入天线器件的复合材料天线结构。并对其开展低速冲击及冲击后压缩试验研究,对比含天线和不含天线两种结构的损伤特性与冲击后剩余压缩(CAI)强度。结果表明:与普通泡沫夹芯结构相比,复合材料天线结构的凹坑深度、冲击位移和背面纤维束拔出高度均减小,表明损伤阻抗能力增强;峰值载荷显著增加,100 J冲击能量下的峰值载荷为5.79 kN,增加了25.32%;压缩强度和CAI强度显著提高,压缩强度提高了28.87%,CAI强度提高超过113.08%;冲击破坏模式由整体贯穿及芯体大面积断裂变为芯体局部压溃、天线单元塑性变形及与泡沫夹芯大面积脱胶。 展开更多

关键词 复合材料天线结构 低速冲击 冲击后压缩 动态响应 失效机制

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硅改性酚醛/碳纤维复合材料的制备及烧蚀性能 被引量：10

10

作者 潘栩 祝诗洋 +3 位作者 钟业盛 李明伟 史丽萍 赫晓东 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期150-158,共9页

针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性... 针对酚醛树脂(RF)耐热性不足、抗烧蚀性能差,且SiO_(2)粒子与酚醛树脂相容性的问题,采用共凝胶法制备纳米级的SiO_(2)/RF杂化气凝胶,通过构建凝胶网络互穿结构,增加两相相容性,探究SiO_(2)/RF杂化气凝胶的微观结构、化学结构和热物理性能。制备得到硅改性酚醛/碳纤维复合材料,并对改性前后复合材料的烧蚀性能进行比较。结果表明,不同硅含量的杂化气凝胶具有凝胶骨架和孔隙双连续的结构特性,密度分别在0.145~0.160 g/cm^(3)之间。随着硅含量提高,杂化气凝胶残留率增加,Si—O键吸收振动峰更明显,但XRD无衍射峰。综合考虑孔径分布及热物理性能,选取性能最优的杂化气凝胶制备硅改性酚醛/碳纤维复合材料,改性后复合材料的质量烧蚀率为0.046 g/s,线烧蚀率为0.074 mm/s。与未改性的复合材料相比,质量烧蚀率降低了20.7%,线烧蚀率降低了21.3%,改性后材料的抗氧化性和烧蚀后的残留率得到明显提升。 展开更多

关键词 SiO_(2)/RF凝胶网络互穿结构 共凝胶法 硅改性酚醛/碳纤维复合材料 烧蚀性能

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激励响应复合材料的4D打印及其应用研究进展 被引量：5

11

作者 曾成均 刘立武 +2 位作者 边文凤 冷劲松 刘彦菊 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1-13,共13页

激励响应复合材料是一种智能材料,通常具有自感知、自主响应、形状记忆、自适应和自修复等特征。本文对4D打印中使用的激励响应材料进行了综述,重点介绍4D打印形状记忆复合水凝胶和形状记忆聚合物(SMP)及其复合材料的应用研究进展。最后... 激励响应复合材料是一种智能材料,通常具有自感知、自主响应、形状记忆、自适应和自修复等特征。本文对4D打印中使用的激励响应材料进行了综述,重点介绍4D打印形状记忆复合水凝胶和形状记忆聚合物(SMP)及其复合材料的应用研究进展。最后,总结了4D打印在生物医疗和航空航天领域的应用现状,并对4D打印的未来发展趋势以及应用前景进行展望。4D打印是一项新兴制造技术,尽管目前已经出现了许多不同的打印方法、可打印智能材料和驱动方式,但是4D打印在实际工程应用中仍然面临许多挑战。新打印技术、新智能材料、新结构设计和建模软件需要发展以促进4D打印在软机器人、生物医学、航空航天和智能电子设备等领域的实际应用。 展开更多

关键词 4D打印 形状记忆复合水凝胶 形状记忆聚合物 复合材料 激励响应

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复合材料格栅反射器结构热变形及精度分析 被引量：2

12

作者 张弘弛 梁旭豪 +2 位作者 钟业盛 泮世东 史丽萍 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期35-39,共5页

为满足卫星通信领域反射器高精度和轻量化的要求,以某地球同步轨道气象卫星反射器为应用背景,采用ABAQUS有限元模拟复合材料反射器的热变形并运用最小二乘拟合原理计算其型面精度RMS值,利用M55碳纤维复合材料层合板面内热膨胀系数较小... 为满足卫星通信领域反射器高精度和轻量化的要求,以某地球同步轨道气象卫星反射器为应用背景,采用ABAQUS有限元模拟复合材料反射器的热变形并运用最小二乘拟合原理计算其型面精度RMS值,利用M55碳纤维复合材料层合板面内热膨胀系数较小的特性设计出全复合材料格栅反射器结构.在相同工况的条件下,采用工业近景三维测量方法对格栅反射器结构进行热变形实验测试,利用工作面变形的均方根RMS值来表征型面精度,并将测试值与模拟值进行比对发现两者吻合较好.最后对格栅结构反射器的装配误差,粘接方式,胶层厚度,蒙皮和筋条的铺层角度等影响型面精度RMS值的因素进行计算分析,结果表明:粘接方式和胶层厚度是影响全复合材料格栅反射器型面精度的最主要因素,并且蒙皮与格栅结构的胶接更宜采用点粘方式,同时随着胶层厚度和装配误差的增大,型面精度呈现非线性的增长趋势.在相同工况、相同宏观结构尺寸的前提下,与碳纤维铝蜂窝夹层结构反射器结构相比,全复合材料格栅结构反射器的型面精度仅为0.455μm,型面精度提高了一个数量级,为高精度深空探测和信号传输提供了可靠设计方案. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 格栅结构反射器 热变形计算 型面精度拟合 影响因素分析

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三维针刺C/C-SiC复合材料预制体工艺参数优化 被引量：8

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作者 戚云超 方国东 +1 位作者 梁军 谢军波 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期27-33,共7页

基于误差反向传播(BP)神经网络与改进的遗传算法建立三维针刺C/C-SiC复合材料预制体工艺优化的代理模型,获得针刺工艺参数与复合材料刚度性能之间的关系。利用BP网络实现复合材料刚度性能预测,BP网络的预测值与有限元计算结果吻合程度较... 基于误差反向传播(BP)神经网络与改进的遗传算法建立三维针刺C/C-SiC复合材料预制体工艺优化的代理模型,获得针刺工艺参数与复合材料刚度性能之间的关系。利用BP网络实现复合材料刚度性能预测,BP网络的预测值与有限元计算结果吻合程度较好,模型训练误差最大为0.526%,测试数据误差最大为0.454%,BP网络预测精度高。对传统遗传算法的遗传策略和优化策略进行改进,利用两种改进的遗传算法对针刺工艺参数进行优化。优化后的工艺参数显著提高了材料的刚度性能,其中面内拉伸模量分别提高了11.07%和11.48%,面外拉伸模量分别提高了49.64%和48.13%,复合材料的综合刚度性能分别提高18.17%和18.21%。 展开更多

关键词 针刺复合材料 BP神经网络 刚度性能预测 遗传算法 工艺优化

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配合间隙对陶瓷基复合材料连接结构高温拉伸性能的影响 被引量：1

14

作者 吕超 李锋 +2 位作者 赵淑媛 孙茜 蒲泽良 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2021年第2期102-105,110,共5页

陶瓷基复合材料机械连接结构强度分析与设计对提高结构承载效率起着至关重要的作用。采用Abaqus有限元软件研究了间隙配合精度对C/SiC陶瓷基复合材料与高温合金沉头螺栓连接结构高温拉伸性能的影响,并讨论了结构失效损伤扩展机制。结果... 陶瓷基复合材料机械连接结构强度分析与设计对提高结构承载效率起着至关重要的作用。采用Abaqus有限元软件研究了间隙配合精度对C/SiC陶瓷基复合材料与高温合金沉头螺栓连接结构高温拉伸性能的影响,并讨论了结构失效损伤扩展机制。结果表明:750℃工况下沉头螺栓豁口深度为1.7mm,间隙为0.8%时连接结构承载能力达到最大值。研究结果将为航空航天领域陶瓷基复合材料连接结构的设计和应用提供理论指导。 展开更多

关键词 2D C/SiC复合材料 损伤分析 拉伸性能 沉头螺栓 间隙配合精度

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医用硅胶多功能抗菌涂层的实验设计和教学应用

15

作者 邱云峰 李信哲 +5 位作者 丁凤鸣 马卓 王义铭 于淼 刘绍琴 王友善 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第6期218-225,共8页

基于团队的科研成果,设计了一个关于医用硅胶抗菌涂层的综合性实验。依托国家级大学生创新创业训练计划,该实验设计了一种基于医用硅胶的抗菌涂层。实验利用聚多巴胺包覆硅胶,并结合Au@MnO_(2)纳米复合材料的协同催化作用增强涂层的光... 基于团队的科研成果,设计了一个关于医用硅胶抗菌涂层的综合性实验。依托国家级大学生创新创业训练计划,该实验设计了一种基于医用硅胶的抗菌涂层。实验利用聚多巴胺包覆硅胶,并结合Au@MnO_(2)纳米复合材料的协同催化作用增强涂层的光热抗菌性能。实验结果显示,Au@MnO_(2)/PDA/硅胶在光照下对常见致病菌的抑菌率达100%,具有良好的临床应用潜力。该实验通过对照实验和数据分析,引导学生探索涂层设计规律,培养批判性思维和创新能力,为提升医用导管安全性提供新思路,打造科教融合的优秀教学案例。 展开更多

关键词 科教融合 医用硅胶 抗菌涂层 纳米酶 实验教学

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2D-C/SiC复合材料Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能

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作者 林江嵘 杨成鹏 戚云超 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期576-583,共8页

为了表征2D-C/SiC复合材料的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能,采用了含单边裂纹Arcan蝶形试样,通过有限元模型分别对试样的Ⅰ型和Ⅱ型断裂形状因子进行了标定。应用Arcan圆盘装置对2D-C/SiC蝶形试样开展了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ复合型断裂试验,研究了... 为了表征2D-C/SiC复合材料的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能,采用了含单边裂纹Arcan蝶形试样,通过有限元模型分别对试样的Ⅰ型和Ⅱ型断裂形状因子进行了标定。应用Arcan圆盘装置对2D-C/SiC蝶形试样开展了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ-Ⅱ复合型断裂试验,研究了试样在不同加载路径下的宏-细观断裂模式和强度性能。结果表明,2D-C/SiC复合材料Ⅱ型断裂韧度比Ⅰ型高;随着偏轴加载角度的增大,裂纹扩展路径受剪应力的影响变得显著,且试样的抗断性能有增强趋势。对几种断裂判据的适用性进行了论证,给出了2D-C/SiC复合材料的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂表征模型。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 复合型断裂 有限元模型 应力强度因子 断裂准则

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CFRP表面增韧氧化硅纤维隔热瓦的抗冲击性能研究

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作者 张俊超 马晓亮 +2 位作者 钟业盛 王乔 史丽萍 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期67-75,共9页

为了提高隔热瓦的抗冲击力学性能,选择碳纤维增强邻苯二甲腈树脂基复合材料作为增韧层,采用一体化成型工艺制备了表面带有防护层的隔热瓦复合结构。首先,对不同增韧层的隔热瓦进行落锤冲击试验,对比相同能量下不同增韧层对隔热瓦的防护... 为了提高隔热瓦的抗冲击力学性能,选择碳纤维增强邻苯二甲腈树脂基复合材料作为增韧层,采用一体化成型工艺制备了表面带有防护层的隔热瓦复合结构。首先,对不同增韧层的隔热瓦进行落锤冲击试验,对比相同能量下不同增韧层对隔热瓦的防护效果。然后,对碳纤维增强复合材料(CFRP)表面增韧隔热瓦开展不同冲击能量与处理温度的低速冲击试验,研究材料的冲击损伤特性。结果表明,CFRP表面增韧隔热瓦的抗冲击性能最好,在增韧层厚度1 mm、冲击能量10 J的条件下,峰载荷可达2.034 kN,冲击深度达9.904 mm,能量吸收率为96.93%。冲击后表面增韧层出现界面分层与纤维裂纹,隔热瓦内部发生压溃型损伤而产生粉末,在冲击区域形成空腔。该表面增韧层可承受20 J的能量冲击而不会被穿透,450℃高温处理后仍具有冲击防护效果。本研究可为未来隔热瓦的冲击防护研究提供新思路。 展开更多

关键词 陶瓷纤维隔热瓦 增韧层 低速冲击 机械性能 界面

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催化效应对气动热环境影响的流动-传热耦合数值分析 被引量：5

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作者 王国林 周印佳 +1 位作者 金华 孟松鹤 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期13-19,共7页

鉴于高超声速飞行中高温气体效应带来的壁面催化反应可显著增加气动热载荷,在气动热环境与结构热响应的分析与预报中需充分考虑催化反应带来的影响。将简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型嵌入超高速流动-传热耦合分析模型中,... 鉴于高超声速飞行中高温气体效应带来的壁面催化反应可显著增加气动热载荷,在气动热环境与结构热响应的分析与预报中需充分考虑催化反应带来的影响。将简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型嵌入超高速流动-传热耦合分析模型中,建立超高速流动/催化反应/传热多场耦合分析模型。其中,通过高频等离子风洞的催化特性测试获得ZrB2-SiC超高温陶瓷材料表面催化系数与温度的函数关系,对比分析耦合计算和非耦合计算、简化原子复合催化模型和有限速率催化反应模型对气动热环境的影响和适应性,结果表明材料表面催化特性对壁面总热流有重大影响。对于具有较高热导率材料的热响应,耦合传热分析能够有效避免非耦合计算带来的过度高估的结果,而有限速率催化反应模型可有效提高计算精度。在此基础之上,通过耦合传热分析,揭示了催化反应与壁面传热的内在关系,证明了在传热分析中考虑表面催化效应可提升结构热响应精度和防热系统精细化设计的能力。 展开更多

关键词 高超声速 流动-传热耦合 催化效应 地面风洞实验 数值模拟 气动热环境

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烧蚀防热材料在线后退测试技术研究进展 被引量：2

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作者 孟松鹤 疏浩 +1 位作者 易法军 高博 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期957-972,共16页

介绍了基于熔点法、辐射法、电阻法、声波法以及摄影法等测试技术的原理和进展,从嵌入式和非嵌入式两类测试方案展开分析了烧蚀后退测试技术发展的特点和不足。当前,烧蚀后退在线测试仍然以嵌入式为主;综合来看,电阻法是实现在线后退测... 介绍了基于熔点法、辐射法、电阻法、声波法以及摄影法等测试技术的原理和进展,从嵌入式和非嵌入式两类测试方案展开分析了烧蚀后退测试技术发展的特点和不足。当前,烧蚀后退在线测试仍然以嵌入式为主;综合来看,电阻法是实现在线后退测试的最佳方案;非嵌入式方案虽然离飞行测试还有一段距离,但是其在地面试验中作为验证技术已逐渐成熟。更加频繁的星际进入任务必将全方位提升在线后退测试技术。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 烧蚀防热材料 烧蚀后退 测试技术

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高温感知非晶SiCN陶瓷的微纳力学特性及压阻行为

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作者 魏浩冉 白誉杰 +1 位作者 牛家宏 杨强 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第8期1016-1026,共11页

数字孪生技术通过构建高精度虚拟模型,结合实时数据获取和仿真分析,在高温热端部件的设计、运行和维护过程中具有重要意义.耐高温、高灵敏度、高稳定性的传感器是数据获取并提供高温部件运行状态精准映射的关键.该文以PSN1型聚硅氮烷为... 数字孪生技术通过构建高精度虚拟模型,结合实时数据获取和仿真分析,在高温热端部件的设计、运行和维护过程中具有重要意义.耐高温、高灵敏度、高稳定性的传感器是数据获取并提供高温部件运行状态精准映射的关键.该文以PSN1型聚硅氮烷为前驱体,采用液态模塑成型方法制备致密非晶SiCN陶瓷,并系统研究了热解温度对其微观结构演化以及微纳力学性能、压阻特性的影响.研究表明,随着热解温度的升高,非晶SiCN的密度以及结构中自由碳相的有序度逐渐增加.在1000~1200℃热解温度范围内,密度的增加作为主导因素显著提升其弹性模量、硬度以及蠕变应力指数.当温度进一步升至1300℃,sp2自由碳结构的有序化作为主导因素,增加了非晶SiCN的变形能力,引起弹性模量、硬度和蠕变应力指数的降低.此外,自由碳导电相的有序化显著提升了非晶SiCN的电导率,经1300℃热解的非晶SiCN表现出最高的压阻系数(310~416),对应电阻值随应力变化呈先急剧下降后趋于平缓的趋势.该材料在900℃高温环境下仍具有良好的压阻性能和稳定性,表明了其在高温压力传感器领域的应用潜力. 展开更多

关键词 高温感知 非晶SiCN 纳米压痕 蠕变 压阻效应

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