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油气井下多参数感知监测系统的设计与测试 被引量:1
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作者 潘泽伟 程嘉瑞 +2 位作者 薛宪波 王金龙 史作清 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第9期77-81,91,共6页
为获取油气井下的关键参数,设计了一套井下智能监测系统。系统以PIC18F67K22作为主控芯片,集成温度、压力、位移、含水率、加速度传感器5种监测模块及电源模块。同时制定通信协议、配置相关参数并采用QT creator开发上位机,搭建了上位... 为获取油气井下的关键参数,设计了一套井下智能监测系统。系统以PIC18F67K22作为主控芯片,集成温度、压力、位移、含水率、加速度传感器5种监测模块及电源模块。同时制定通信协议、配置相关参数并采用QT creator开发上位机,搭建了上位机与采集系统之间的完整通信体系,实现了多参数实时采集监测。通过模拟高温高压多参数变化实验、测试环境实时变化曲线,验证了监测系统的实时性、稳定性、准确性,结果表明该系统可满足实际需求,为油气井工具智能化提供了可靠方案。 展开更多
关键词 智能监测 PIC单片机 电路设计 MODBUS通信协议 信号采集
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基于RGPSO-LightGBM的套管磨损深度预测
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作者 秦彦斌 王健 +2 位作者 万志国 李琳琳 窦益华 《石油机械》 北大核心 2025年第5期139-146,共8页
传统的套管磨损预测模型在理想假设下无法达到满意的精度,依赖试验数据的推导方式也非常耗时且成本高。提出了一种反应式全局粒子群优化轻量级梯度提升机(RGPSO-LightGBM)的套管磨损深度预测模型。使用Pearson相关系数法及特征重要性对... 传统的套管磨损预测模型在理想假设下无法达到满意的精度,依赖试验数据的推导方式也非常耗时且成本高。提出了一种反应式全局粒子群优化轻量级梯度提升机(RGPSO-LightGBM)的套管磨损深度预测模型。使用Pearson相关系数法及特征重要性对多臂井径成像测井仪的报告数据及钻井日志进行分析,提取出关键特征值;利用LightGBM对磨损深度进行预测,结合RGPSO对LightGBM的多个超参数进行全局调优;将所提模型与BP神经网络(BPNN)、极限梯度提升(XGBoost)等模型进行对比。研究结果表明,所提模型的最高拟合优度(R^(2))可达0.9976,具有更好的预测准确性、鲁棒性和泛化能力,能够为后续油气井生产的智能化控制提供有效依据,对维护井筒完整性、保障油气井安全生产作业具有重要的实际意义。 展开更多
关键词 套管磨损深度 井筒完整性 LightGBM 粒子群优化 机器学习
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射孔和储层参数对压裂裂缝扩展规律影响分析 被引量:3
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作者 李明飞 张超 +3 位作者 黄文鑫 张伟 梁经纬 窦益华 《石油机械》 北大核心 2024年第12期62-72,共11页
随着油气探采深度和难度的增加,常需要配合压裂技术,以提高产能,射孔和储层参数是影响压裂效果的主要因素。对标经典真三轴压裂模拟试验,建立扩展有限元压裂模型,验证、完善扩展有限元模型分析压裂效果的适用性,并分析射孔和储层参数对... 随着油气探采深度和难度的增加,常需要配合压裂技术,以提高产能,射孔和储层参数是影响压裂效果的主要因素。对标经典真三轴压裂模拟试验,建立扩展有限元压裂模型,验证、完善扩展有限元模型分析压裂效果的适用性,并分析射孔和储层参数对压裂裂缝扩展规律的影响。研究结果表明:射孔角度0°~75°,起裂压力先减小后增大,30°时最小为36 MPa,75°时最大为41.9 MPa,变化幅度16.4%;裂缝宽度由0.0138 m减小到0.0033 m,降幅76.1%;裂缝长度先减小后增大,45°时最小23.54 m,0°时最大25.45 m。射孔深度0.6~1.8 m时,起裂压力由47.7 MPa减小到39.79 MPa,变幅24.1%;裂缝宽度的变幅小于4%。水平地应力差0~7 MPa时,起裂压力由32.97 MPa增大到41.04 MPa,增幅19.7%;裂缝宽度由0.01312 m减小到0.00686 m,降幅47.7%;裂缝长度由24.5 m减小到23.8 m,降幅2.9%。弹性模量10~16 GPa,起裂压力变幅0.43%;裂缝宽度增幅25.4%,裂缝长度增幅35%。抗拉强度1~6 MPa时,起裂压力由37.58 MPa增大到48.22 MPa,增幅28.3%,裂缝宽度增幅27%,裂缝长度降幅21%。弹性模量10~17 GPa,裂缝宽度降幅17.3%,裂缝长度增幅23.1%。研究结果可为优化压裂参数提供参考。 展开更多
关键词 压裂 射孔和储层参数 边界扩展 起裂压力 裂缝宽度 裂缝长度
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基于轴向载荷离散模型的连续管下入性分析 被引量:2
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作者 曹银萍 谢凡 +3 位作者 冯佳佳 朱文宇 魏文澜 郑杰 《石油机械》 北大核心 2024年第12期1-7,共7页
连续管在水平井作业过程中易发生屈曲变形制约其作业深度,为此开展不同井段中连续管轴向载荷对其下入深度的影响研究。通过对井眼轨迹中的关键参数分析构建弯曲段全角平面,并基于软杆模型和构建的全角平面,综合考虑连续管刚性、流体摩... 连续管在水平井作业过程中易发生屈曲变形制约其作业深度,为此开展不同井段中连续管轴向载荷对其下入深度的影响研究。通过对井眼轨迹中的关键参数分析构建弯曲段全角平面,并基于软杆模型和构建的全角平面,综合考虑连续管刚性、流体摩阻、井壁接触摩阻和屈曲后的附加接触摩阻,建立了连续管轴向载荷计算模型;通过迭代法并结合屈曲状态分析对某井进行算例分析。分析结果表明:连续管在垂直段与斜直段更容易发生螺旋屈曲;随着摩擦因数由0.10增加到0.35,螺旋屈曲长度增加到1189.19 m,下入深度由4370.00 m减小到3905.41 m;摩擦因数为0.25时,工作钻压增加到2.5 kN,下入深度由4370.00 m减小到4148.48 m。可见,在轴向压力作用下,连续管螺旋屈曲长度与摩擦因数成正比,下入深度与摩擦因数和工作钻压均成反比。所得结论可为连续管下入性研究及施工参数选择提供技术参考。 展开更多
关键词 水平井 连续管下入性 轴向载荷 螺旋屈曲 下入深度 摩擦因数
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QT1100连续油管钢的抗液固两相流冲蚀性能
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作者 崔璐 杨栩卿 +3 位作者 李佳望 李明峰 常文权 程嘉瑞 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期55-60,共6页
采用含砂粒清水混合液(携砂液)对QT1100连续油管钢进行液固两相流冲蚀试验,研究了携砂液冲刷角度(15°,30°,45°,60°,75°,90°)、冲刷速度(2.4,7.2,12.0,16.9 m·s^(−1))、砂质量浓度(15,30,45,60,75 kg... 采用含砂粒清水混合液(携砂液)对QT1100连续油管钢进行液固两相流冲蚀试验,研究了携砂液冲刷角度(15°,30°,45°,60°,75°,90°)、冲刷速度(2.4,7.2,12.0,16.9 m·s^(−1))、砂质量浓度(15,30,45,60,75 kg·m^(−3))、砂类型(尖角形天然石英砂、近圆形人工陶粒砂)和砂粒径(0.063~0.420 mm)对试验钢抗冲蚀性能的影响,分析了冲蚀损伤机理。结果表明:在试验参数下冲蚀后,试验钢均主要发生机械冲刷磨损,损伤机理均包括微切削和冲击挤压,其中小角度冲刷以微切削为主,大角度冲刷以冲击挤压为主。试验钢的冲蚀速率随着冲刷角度或砂粒径的增大先增大后减小,在45°冲刷角度或者0.15~0.18 mm粒径天然石英砂条件下试验钢的冲蚀损伤最大;冲蚀速率随着冲刷速度增大而增大,随着砂质量浓度增加先增大,当砂质量浓度为60 kg·m^(−3)时减小,随后快速增大;相较于近圆形人工陶粒砂,尖角形天然石英砂的冲蚀速率更大,对试验钢的冲蚀磨损更严重。 展开更多
关键词 QT1100连续油管钢 冲蚀速率 冲蚀损伤 液固两相流冲蚀
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水泥乳化沥青混合料路面压实工艺参数研究 被引量:2
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作者 张翠红 窦益华 +1 位作者 曹学鹏 贺雨田 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期14-19,29,共7页
为了精准预测水泥乳化沥青混合料路面达到目标密实度所需的压路机压实工艺参数组合,基于该混合料压实流变时变特性及压实Bodner-Partom(B-P)本构模型,采用数值仿真和路面压实试验相结合的方法开展研究。首先对ANSYS进行二次开发得到B-P... 为了精准预测水泥乳化沥青混合料路面达到目标密实度所需的压路机压实工艺参数组合,基于该混合料压实流变时变特性及压实Bodner-Partom(B-P)本构模型,采用数值仿真和路面压实试验相结合的方法开展研究。首先对ANSYS进行二次开发得到B-P材料模型,然后将阶段性变化的B-P模型参数代入压实组合仿真分析中,最后开展路面压实试验,进一步得到压实工艺参数优化组合。数值仿真研究结果表明:由仿真结果得到3个低频高幅高速组合,3个组合作用后沿轮宽方向的混合料竖向应变值减小幅度均较大,在路面深度6 cm处的混合料竖向应变衰减幅度值均较小,其中组合六的衰减幅度值为最小,路面目标成型厚度可控制在7 cm以下。路面压实试验表明,组合六(低频高幅高速压实6遍)的有效压实能量偏大,应将组合六的压实遍数优化为:低频高幅高速压实5遍+高频低幅高速压实2遍。 展开更多
关键词 道路工程 水泥乳化沥青混合料 压实流变时变特性 B-P本构模型参数 路面压实工艺参数组合
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小型动态极化腐蚀监测系统设计 被引量:1
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作者 李萌 程嘉瑞 +2 位作者 汪坤 潘泽伟 晏琦琪 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第8期69-74,100,共7页
针对小尺寸管道壁面腐蚀快速监测,设计了一种小型低功耗腐蚀电流测试系统。基于电化学动态极化法设计三电极测试传感器,主控芯片采用STM32103单片机,进行监测、采集、变送模块化设计。集成电压扫描电路、恒电位电路、微电流监测、液晶... 针对小尺寸管道壁面腐蚀快速监测,设计了一种小型低功耗腐蚀电流测试系统。基于电化学动态极化法设计三电极测试传感器,主控芯片采用STM32103单片机,进行监测、采集、变送模块化设计。集成电压扫描电路、恒电位电路、微电流监测、液晶显示等模块。通过监测系统仿真分析和实际硬件电路的在线测试,证明了研发的小型电化学系统的可靠性和适用性。在恒电位测试电路的基础上,对工作电极和参比电极回路施加10 mV/s恒定速率变化的电势差,形成固定频率动电位扫描,获得了P110管材表面的电压-电流关系图,并通过拟合得到极化曲线。由于体积小、功耗低,该系统可以安装于小尺寸管内在线监测仪器中,用于长期的腐蚀监测。 展开更多
关键词 恒电位 STM32 电极 极化 腐蚀 监测
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流动NaCl溶液中P110钢的电化学腐蚀行为 被引量:2
8
作者 程嘉瑞 晏琦琪 +1 位作者 乔帆帆 魏文澜 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2022年第7期87-91,121,共6页
利用循环流动试验装置,进行了多点在线电化学腐蚀参数测量,分析了P110钢在流动NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,讨论了流速和NaCl浓度对P110钢腐蚀行为的影响。结果表明:在流动的2%(质量分数)NaCl溶液中,随着流速的增大P110钢的腐蚀速率升高... 利用循环流动试验装置,进行了多点在线电化学腐蚀参数测量,分析了P110钢在流动NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,讨论了流速和NaCl浓度对P110钢腐蚀行为的影响。结果表明:在流动的2%(质量分数)NaCl溶液中,随着流速的增大P110钢的腐蚀速率升高,该过程中腐蚀反应主要由阴极氧扩散和阳极溶解反应共同控制;在高流速NaCl溶液中,液体对壁面的剪切力和Cl^(-)共同作用破坏了腐蚀产物膜,导致Cl^(-)浓度升高后电荷传递电阻持续减小,腐蚀速率增大。 展开更多
关键词 P110钢 流动介质 NACL溶液 电化学腐蚀
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连续油管作业的数字孪生及其下入性 被引量:7
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作者 王文辕 李臻 +3 位作者 魏文澜 渠昊 程嘉瑞 曹银萍 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第23期9918-9926,共9页
连续油管是油气行业的重要工具,实际作业下入过程的存在与传动理论分析结果差异较大,倒是现场作业面临多次下入,造成连续油管的安全隐患。针对其下入性问题,提出了连续油管的数字化模型,建立了下入过程的接触状态算法、载荷分析物理模型... 连续油管是油气行业的重要工具,实际作业下入过程的存在与传动理论分析结果差异较大,倒是现场作业面临多次下入,造成连续油管的安全隐患。针对其下入性问题,提出了连续油管的数字化模型,建立了下入过程的接触状态算法、载荷分析物理模型,对下入的全过程进行同步孪生,实现了对下入连续油管实时计算的管柱承载状态与强度校核,以及对连续油管下入性的全过程分析。结果表明:连续油管下入过程中的接触状态随下入深度实时变化,管径比和摩擦系数是下入过程自锁判定的显著影响因素。本研究所提出的分析方法可有效服务于连续油管现场作业以及实时作业安全评估,并为连续油管的使用寿命分析提供重要依据。 展开更多
关键词 数字孪生 连续油管 管柱力学 下入性分析
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TPU蜂窝结构压缩及吸能特性研究 被引量:4
10
作者 章娅菲 闵世威 +2 位作者 王海涛 梁经纬 窦益华 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期113-122,共10页
为了解TPU蜂窝结构的力学特性,采用增材制造技术制备了不同胞元参数的蜂窝结构,进行了压缩试验,并在此基础上建立了TPU蜂窝结构有限元仿真模型,开展了动态仿真模拟研究。结果表明,TPU蜂窝结构在面外压缩过程中经历线弹性、平台区和密实... 为了解TPU蜂窝结构的力学特性,采用增材制造技术制备了不同胞元参数的蜂窝结构,进行了压缩试验,并在此基础上建立了TPU蜂窝结构有限元仿真模型,开展了动态仿真模拟研究。结果表明,TPU蜂窝结构在面外压缩过程中经历线弹性、平台区和密实化3个阶段,压缩速度越大,平台区越短。而其在面内压缩下,无明显的线弹性阶段,压缩速度对其变形模式的影响也较小。无论是面内压缩还是面外压缩,壁厚边长比对TPU蜂窝结构的平均平台应力和比吸能的影响远大于胞元扩展角对其的影响。在压缩进入密实化阶段前,蜂窝结构比吸能随压缩速度的增大而增大。面内压缩时,蜂窝结构比内能基本不受加载速率的影响,比吸能的增大由比动能的增量贡献。面外压缩时,蜂窝结构受惯性效应影响明显,压缩过程中出现局部密实化,蜂窝结构的比动能和比内能都显著增大。 展开更多
关键词 TPU 蜂窝结构 动力学 能量吸收
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纳米流控封隔器胶筒一级蜂窝骨架承压分析 被引量:1
11
作者 章娅菲 闵世威 +2 位作者 王海涛 高漫 窦益华 《石油机械》 北大核心 2022年第10期73-78,共6页
多层级蜂窝结构相比单级蜂窝结构而言有着强度高、断裂韧度好的优势,更适合作为纳米流控封隔器胶筒的骨架结构。鉴于此,通过数值模拟的方法研究了静态压缩载荷作用下一级橡胶蜂窝结构的变形模式,以及胞元参数对一级橡胶蜂窝骨架承压性... 多层级蜂窝结构相比单级蜂窝结构而言有着强度高、断裂韧度好的优势,更适合作为纳米流控封隔器胶筒的骨架结构。鉴于此,通过数值模拟的方法研究了静态压缩载荷作用下一级橡胶蜂窝结构的变形模式,以及胞元参数对一级橡胶蜂窝骨架承压性能的影响规律。研究结果表明:随着压缩比的增大,一级橡胶蜂窝骨架同样经历弹性变形区、平台区、密实化区3个阶段,且与其零级基元蜂窝骨架进入平台区、密实化区时的压缩比相同,但一级橡胶蜂窝骨架在平台区的上表面平均接触压力是其零级基元蜂窝骨架的2.1倍;一级橡胶蜂窝骨架上表面平均接触压力随胞元边长比l_(1)/l的增大呈现先增大后减小趋势,当l_(1)/l为0.3时达到最大值;一级橡胶蜂窝骨架的承压能力随胞元壁厚边长比的增大呈线性增强、随胞元高度增加呈指数下降;将模拟结果进行拟合,得到压缩比ε为0.2、胞元边长比l_(1)/l为0.3时,橡胶蜂窝骨架上表面平均接触压力与胞元参数关联式。研究结果可为纳米流控封隔器胶筒蜂窝骨架的设计提供数据及理论支持。 展开更多
关键词 纳米流控 封隔器胶筒 蜂窝结构 胞元参数 承压性能
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基于相同刃缘的Ⅰ型与C型铲刀工作阻力对比试验研究
12
作者 贺雨田 吕彭民 +2 位作者 张建兵 郭龙龙 吴文 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期136-142,共7页
铲刀形状对土壤推运过程的工作阻力有显著影响,且这种影响通常采用试验对比的方法获得,为了对不同形状铲刀之间的工作阻力进行比较,引入刃缘位置为量化参数进行对比分析。以砂土为推运介质,以Ⅰ型铲刀和C型铲刀为推运作业工具,针对2种... 铲刀形状对土壤推运过程的工作阻力有显著影响,且这种影响通常采用试验对比的方法获得,为了对不同形状铲刀之间的工作阻力进行比较,引入刃缘位置为量化参数进行对比分析。以砂土为推运介质,以Ⅰ型铲刀和C型铲刀为推运作业工具,针对2种铲刀共确定了4个相同的刃缘位置,在自行设计的试验装置上开展土壤推运试验研究。通过对比分析发现:在刃缘位置相同的条件下,C型铲刀的工作阻力在逐渐增加阶段的增速明显大于Ⅰ型铲刀,并很快达到推运稳定阶段;当2种铲刀的刃缘位置较小或较大时,工作阻力较为接近,最大相差不超过4.2%。当刃缘位置确定的作业倾角与实际铲刀相近时,2种铲刀的工作阻力在不同作业深度下呈现相反的结果,即作业深度较小时,Ⅰ型铲刀的工作阻力相对较小,最大可减小13.8%;作业深度较大时,C型铲刀更有利于推运作业,工作阻力最大可减小16.1%。因此,铲刀的工作阻力与刃缘位置密切相关,但在一定条件下需要考虑作业深度的影响,当铲刀形状不同时,其工作阻力对比可以将刃缘位置视为量化参数开展研究。 展开更多
关键词 机械工程 土壤推运 铲刀形状 刃缘位置 工作阻力 作业倾角
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纳米流控胶筒蜂窝骨架共面压缩吸能特性研究
13
作者 章娅菲 梁经纬 +2 位作者 刘军严 肖洪玖 窦益华 《石油机械》 北大核心 2022年第12期89-95,共7页
纳米流控封隔器胶筒由蜂窝骨架包覆纳米流控系统构成,具有超高的吸能效率,可有效吸收射孔弹爆轰引起的压力波动,降低胶筒密封失效风险。为了解橡胶材料蜂窝支撑骨架在共面方向上的承载能力和吸能特性,建立六边形蜂窝骨架的三维模型,利... 纳米流控封隔器胶筒由蜂窝骨架包覆纳米流控系统构成,具有超高的吸能效率,可有效吸收射孔弹爆轰引起的压力波动,降低胶筒密封失效风险。为了解橡胶材料蜂窝支撑骨架在共面方向上的承载能力和吸能特性,建立六边形蜂窝骨架的三维模型,利用有限元分析软件,改变橡胶蜂窝骨架胞元壁厚边长比与扩展角,分析橡胶蜂窝骨架在共面压缩作用下的平均平台应力变化规律及能量吸收特性。研究结果表明:平均平台应力随壁厚边长比的增大而增大,随扩展角的增大而减小;共面压缩过程中,橡胶蜂窝骨架经历线弹性、平台区及密实化3个变形阶段;比吸能值随壁厚边长比的增大而增大,密实化阶段前,壁厚边长比越大,能量吸收速率越大,平台区越短;进入密实化阶段后,壁厚边长比越小,能量吸收速率越大,密实化区越短;得到了橡胶蜂窝骨架平均平台应力与胞元参数的关联式;壁厚边长比和扩展角的增大均可增强橡胶蜂窝骨架的能量吸收能力,但过小的壁厚和过大的扩展角都会降低蜂窝结构的稳定性。研究结果为纳米流控封隔器胶筒橡胶蜂窝骨架的设计及应用提供理论与数据支持。 展开更多
关键词 纳米流控系统 封隔器胶筒 橡胶蜂窝骨架 胞元参数 平台应力 能量吸收 压缩比
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C_(f)-ZrW_(2)O_(8)/9621复合材料制备及碳纤维和ZrW2O8含量对其热膨胀的影响 被引量:1
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作者 鞠录岩 宁银磊 +3 位作者 申易 林浩瀚 李伟 郭婧 《材料科学与工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期25-32,共8页
热膨胀是影响复合材料性能和使用寿命的主要因素之一。为研究具有低/负热膨胀的复合材料,本文以碳纤维粉、Zr_(2)WO_(8)颗粒和环氧树脂为原料,采用模压法制备了C_(f)-ZrW_(2)O_(8)/9621环氧树脂基复合材料,研究了碳纤维粉和Zr_(2)WO_(8... 热膨胀是影响复合材料性能和使用寿命的主要因素之一。为研究具有低/负热膨胀的复合材料,本文以碳纤维粉、Zr_(2)WO_(8)颗粒和环氧树脂为原料,采用模压法制备了C_(f)-ZrW_(2)O_(8)/9621环氧树脂基复合材料,研究了碳纤维粉和Zr_(2)WO_(8)颗粒含量对复合材料热膨胀行为的影响规律,并分析了不同温度区间内C_(f)-ZrW_(2)O_(8)/9621环氧树脂基复合材料热膨胀的变化规律。研究结果表明:在30~200℃范围内,当Zr_(2)WO_(8)颗粒含量不变时,随着碳纤维粉含量的增加复合材料的平均热膨胀系数逐渐降低,其中碳纤维粉含量增加到12%时,复合材料的平均热膨胀系数最低,为29.9×10^(-6)/℃,降低了约60%;当碳纤维粉含量不变时,Zr_(2)WO_(8)颗粒含量逐渐增加到12%时,复合材料的平均热膨胀系数呈现先减小后增加的趋势,当Zr_(2)WO_(8)颗粒含量为9%时,复合材料的热膨胀系数最低,为40.8×10^(-6)/℃,降低了约28%。在30~200℃范围内,C_(f)-ZrW_(2)O_(8)/9621复合材料在热膨胀过程中,温度升高后试样长度的变化量d_(_L)与试样原始长度L_(0)的比值出现增加、减小和增加3个阶段。碳纤维粉和Zr_(2)WO_(8)颗粒均能够降低复合材料的热膨胀系数,但碳纤维粉降低复合材料热膨胀的效果比Zr_(2)WO_(8)颗粒更好些。 展开更多
关键词 碳纤维粉 钨酸锆颗粒 热膨胀系数 膨胀量 复合材料
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