不同铺层厚度复合材料的低速冲击特性与损伤模式研究

复合材料凭借其轻质、高强的特性逐渐在工程材料界占据重要地位,对于复合材料的冲击损伤的研究也一直吸引着诸多研究学者的关注．为表征不同铺层厚度复合材料层合板的抗冲击性能,利用自由落体冲击设备,进行了复合材料层合板的冲击实验研究．给出了不同冲击能量下的损伤模式,并利用位移、速度、接触力以及能量的时间变化曲线,深入分析了侵入和穿透两种损伤模式的特点．研究发现,随着铺层厚度的增加,复合材料在冲击过程中吸收的能量也随之增加．引入能量平衡法,基于体系的能量守恒定律,利用Newton-Raphson数值方法求解了侵入损伤模式下的接触力大小,通过实验结果给定挠度求解了对应的速率变化情况,并将理论结果与实验结果进行比较．     

复合材料修补结构腐蚀扩展特性实验研究

为了研究腐蚀环境对复合材料修补结构疲劳特性的影响,开展以某型飞机加速环境谱为基础的预腐蚀试验,并采用递进式的试验方法分别完成对未修补未腐蚀、修补但未腐蚀、又修补又腐蚀的试样疲劳裂纹扩展试验。利用试验数据计算了复合材料修补构型、腐蚀环境对裂纹尖端应力强度因子影响的修正系数,并确定了通过试验验证的修补结构疲劳裂纹扩展修正模型。该模型预测腐蚀环境下修补结构的疲劳寿命与试验值一致。试验数据和预测模型可为海军飞机复合材料修补结构的损伤容限设计提供参考。     

层片式复合材料摩擦性能与表面形态的研究

粉末冶金材料摩擦面上多组分的混合以及第三体的存在,不利于澄清材料中不同组分对摩擦性能的贡献程度.本文采用机械组合方法制备了铜-钢-铝层片式摩擦材料,通过定速摩擦试验机,在干、湿两种条件下,观察了3种组分的摩擦表面微结构随摩擦速度的变化过程,测试了不同条件下的摩擦性能.结果表明:铜良好的塑性和焊合性,易形成与基体黏附性良好的第三体,使表面的粗糙程度增加;钢较高的强度及其氧化物的脆性,形成的第三体流动性好且与基体的结合强度有限,容易发生开裂和脱落;铝形成的富氧化铝的第三体,其颗粒间较差的黏合程度易在表面弥散分布,使表面平整度好.在摩擦速度低于900 r/min条件下,水分的润滑作用使湿摩擦条件下的摩擦系数低于干摩擦;摩擦速度高于900 r/min时,水分的冷却和清理微细第三体颗粒的作用,降低了材料的软化程度和第三体的流动性,使湿摩擦系数大于干摩擦系数.     

Fe-Ni基高温自润滑复合材料摩擦磨损特性研究

本文中采用滑动磨损试验方法研究了以PbO和WS2为润滑组元的复合材料与440C不锈钢配副在25～600℃温度范围内的摩擦磨损特性.通过X射线衍射仪分析发现复合材料中含有铬的硫化物等高温润滑物质生成.使用扫描电镜和金相显微镜进一步分析了材料摩擦表面形貌.结果表明:在500 ～ 600℃范围内,PbWO4、CrxSx+1等各种金属化合物在摩擦表面形成了较完整的润滑膜,产生了自润滑能力,具有优良的减摩耐磨性能.润滑膜材料可向摩擦对偶表面转移,在一定程度上阻止了复合材料与440C不锈钢对摩材料的直接接触,显著降低了材料摩擦系数和磨损率,实现了高温自润滑性能.本文进一步探索了单一润滑组元润滑膜和两种润滑组元润滑膜的承载能力,发现两种固体润滑组元产生的协同润滑效应显著改善了润滑膜的润滑性能.     

复合材料切口应力奇性指数计算

提出一种计算广义平面应交状态下复合材料切口应力奇性指数的新方法.在切口尖端的位移幂级数渐近展开式被引入正交各向异性材料的物理方程后,将用位移表示的应力分量代入切口端部柱状邻域的线弹性理论控制方程,切口应力奇性指数的计算被转化为常微分方程组特征值的求解.采用插值矩阵法求解该常微分方程组,可一次性地获取切口尖端多阶应力奇性指数.本法适合平面和反平面应力场耦合或解耦的情形,并可退化计算裂纹或各向同性材料切口的应力奇性指数.算例表明,所提方法对分析复合材料切口应力奇性指数是一种准确有效的手段.     

席夫碱修饰的MCM-41介孔分子筛与碳酸钾共同催化查尔酮的环氧化反应

将介孔分子筛MCM-41依次与3-氯丙基三乙氧基硅烷、二氨基硫脲和水杨醛反应,得到席夫碱修饰的介孔分子筛MCM-41催化剂,以过氧化氢为氧源,研究了其与K2CO3共同催化α,β-不饱和酮的环氧化反应。 化合物的结构经1H NMR和IR分析确认。 考察了金属盐、溶剂、催化剂用量、反应时间等因素对环氧化反应的影响。 结果表明,室温下α,β-不饱和酮的环氧化反应在短时间内均以较高的产率(最高达93%)得到了相应的产物。 同时,对催化剂的重复利用进行了研究,发现重复使用4次,仍能以较高产率得到环氧化产物。     

新型磺基甜菜碱/聚丙烯酰胺体系表面及界面性能

采用自制的新型磺基甜菜碱两性表面活性剂与相对分子质量2500万的聚丙烯酰胺进行复配,考察了不同温度和矿化度条件下,聚合物对复配溶液表面、界面性能的影响。 采用滴体积法测定了溶液的表面张力,结果表明,加入聚合物使溶液的临界胶束浓度增大,且复配溶液的表面张力大于单独表面活性剂溶液的表面张力。 当聚合物浓度一定,增大溶液矿化度时,体系表面张力增大。 用旋滴型界面张力仪测定了溶液的界面张力,结果表明,增大聚合物浓度,油水界面张力增大,增大溶液矿化度,油水界面张力有所升高。 聚合物质量浓度为1.5 g/L,表面活性剂质量浓度为0.3 g/L时,可使胜利油田孤岛原油和孤东原油的油水界面张力达到超低数量级（10-3 mN/m）。 用分水时间法测定了溶液的乳化性能,结果表明,聚合物浓度增大,分水时间延长,并考察了75、85和95 ℃条件下体系的乳化性能,温度越高,分水时间越短。     

硬脂酸/异氰酸酯摩尔比对聚丙烯/木粉复合材料性能的影响

用甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）和硬脂酸（SA）复合改性木粉,在双螺杆挤出机中制备了聚丙烯（PP）基的木塑复合材料（WPC）,研究了SA/TDI摩尔比对木粉表面性能、复合材料力学性能和加工性能的影响。 结果表明,随着SA/TDI摩尔比的增大,改性木粉的表面张力逐渐减小,与PP的界面张力先减小后增大;与未改性的WPC相比,SA/TDI复合改性剂对WPC的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度影响不明显,但对无缺口冲击强度提升较大;当SA/TDI摩尔比为1.07时,复合材料的无缺口冲击强度和熔体质量流动速率分别达到9.74 kJ/m2和13.12 g/10 min,分别比未改性WPC提高了77%和22%。     

NiO/rGO的溶剂热合成以及作为高循环稳定性超级电容器电极材料的性能表征

通过简单的溶剂热法以及其后续热处理过程,制备了NiO纳米花和NiO/还原氧化石墨烯（rGO）复合物。 在NiO/rGO复合物中,rGO作为基底生长NiO,与此同时,NiO则有效的避免了rGO的团聚。 采用热重分析(TG)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射对样品的成分、形貌和结构进行了表征。 NiO/rGO复合物（NiO和rGO的质量比为82.7∶17.3）电极呈现优异的电化学性能。 在1 A/g时,初始比电容为514.9 F/g,当材料完全活化后,其比电容高达600 F/g。 同时,在电流密度为10 A/g时,相比于1 A/g时的比电容保持率为83.5%。 此外,该电极材料具有非常优异的循环稳定性,6000次循环后电容衰减率为7.4%。 表明所制备的复合物是一种有应用价值的超级电容器电极材料。     

缝合复合材料层板低速冲击损伤研究

通过三维动力学有限元法,以空间杆单元模拟缝线的增强作用,建立了缝合复合材料层板在横向低速冲击载荷作用下的渐近损伤分析模型。该模型考虑了缝合层板受低速冲击时的纤维断裂、基体开裂及分层等五种典型损伤形式,采用基于应变描述的Hashin失效准则和Yeh分层失效准则,并将其嵌入ABAQUS/Explicit用户子程序以实现相应损伤类型的判断及其材料性能退化。针对相同铺层的缝合与未缝合层板,模拟了低速冲击作用下的冲击响应和渐进损伤过程,数值结果与试验吻合较好,证明了该方法的合理有效性。同时探讨了冲击速度、缝合密度等对缝合层板冲击响应和损伤的影响。结果表明：有、无缝合层板的低速冲击响应具有类似的变化规律,缝合能够有效减小冲击损伤面积。随着缝合密度和缝线强度的增大,缝合对冲击损伤的抑制作用更为明显。