海洋环境玻璃纤维增强复合材料自然老化试验

采用海水浸泡-阳光暴晒循环老化的方法来模拟海洋环境中复合材料的实际工作环境,分别评价手糊和真空成型两种玻璃纤维复合材料在海洋环境中的耐久性.通过对老化前后复合材料的质量变化、轴向拉伸强度和面内剪切强度的分析,研究玻璃纤维增强复合材料的老化规律.结果表明:经过湖北武汉和海南三亚70d的自然循环老化,增质量率随时间的增加而增加,干燥试件强度大于湿态试件剩余强度,武汉试件老化剩余强度大于三亚试件剩余强度,手糊和真空成型2种工艺的玻璃纤维增强复合材料表现出不同的老化规律和失效类型.     

玻璃纤维和石墨增强PTFE复合材料的力学性能

通过机械混合、冷压和烧结成型制备了不同质量分数(5%～30%)的玻纤和石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料.测试了不同样品的拉伸、冲击和硬度等力学性能,利用扫描电镜对冲击断面形貌进行观察.结果表明:加入玻纤后,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度迅速下降,弹性模量增加,材料呈脆性;材料硬度随玻纤加入量增加而增加,随软质石墨的加入量增加而减小;玻纤改性处理,会提高复合材料硬度;石墨对材料冲击韧性影响较小,少量加入时对拉伸强度影响也较小;质量分数10%的石墨和20%的玻纤填充增强PTFE复合材料的综合力学性能较好.     

抗紫外线改性沥青老化性能分析

为确定抗紫外线改性剂的品种和剂量,以提高沥青路面的路用性能。本文通过沥青紫外线老化试验进行对比分析得出:炭黑、抗氧剂及丁苯橡胶均有改善效果;综合分析,在青海强紫外线地区可首选丁苯橡胶作为沥青抗紫外线的改性剂。     

不饱和聚酯基玻璃钢的紫外线老化试验

以紫外线灯为光源,对玻璃钢材料进行了紫外线人工加速老化试验,采用扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪(DSC)等对老化前后试样进行表征.结果表明:老化后的试样表面出现不均匀裂纹,拉伸强度呈先上升后明显下降趋势.短期紫外线辐射会引起试样的后固化,造成玻璃化温度(tg)及拉伸强度的上升;而长时间的光老化降解作用会导致大分子链断裂,造成tg和拉伸强度的下降.     

玻璃纤维增强聚酰胺老化机理的研究

以聚酰胺66(PA66)为主要原料,着重探讨了玻璃纤维对聚酰胺材料的吸湿率、力学性能、形貌的影响。试验结果表明:玻璃纤维能使PA66的拉伸强度、弯曲强度大幅度提高,减缓力学性能的下降,同时推导出玻璃纤维增强聚酰胺的老化机理。     

聚碳酸酯物理老化的二个热流转变

聚碳酸酯（ＰＣ）物理老化中的二个热流转变现象的研究发现：ｓｕｂ－Ｔｇ热流转变开始于较低温度,并随之移向高温,最终形成一个转变。玻璃化转变温度随此前的降温速率而变化,并存在一最低点,只有老化前的冷却速率高于该速率时,样品老化后才会出现ｓｕｂ－Ｔｇ热流转变。同时淬火的起始温度与这一热流转变也有着直接的联系。这一现象与环氧树脂相似,ｓｕｂ－Ｔｇ转变可以被归结为内应力已松弛的链段的热运动。     

高温后玄武岩和玻璃纤维增强 复合材料筋的力学性能

采用MTS万能试验机对不同温度处理后的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋的拉伸和剪切性能进行测试,研究了高温对BFRP筋和GFRP筋力学性能和破坏模式的影响.利用Weibull模型对不同温度处理后BFRP筋和GFRP筋的拉伸强度进行统计分析,采用热重分析仪定量化阐明BFRP筋和GFRP筋的热分解机制.结果表明:高温会导致BFRP筋和GFRP筋发生明显的颜色和形貌变化;BFRP筋和GFRP筋的拉伸强度、极限应变、韧性和剪切强度均随着温度的升高而呈先上升后下降的趋势,而弹性模量变化不明显.与相同温度处理后的GFRP筋相比,BFRP筋的拉伸性能较差,剪切性能较好;BFRP筋和GFRP筋的热分解特性解释了其高温后力学性能的退化机理.     

塑料自然老化力学性能的灰色预测

塑料自然老化力学性能的预测研究对塑料制品的设计,应用及改进具有重要意义,在原始数据极少,同时又无明显的分布特征时,难以用回归分析方法进行研究,本文提出了基于灰色预测理论的塑料自然老化力学性能的预测方法,通过实例证实了这种方法具有良好的精度。     

玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能影响及表征研究

为研究不同质量分数的玻璃纤维对增强聚丙烯复合材料力学性能的影响,选择直径为10μm的玻璃纤维制备复合材料小样.测试在不同质量分数时材料的拉伸强度、弯曲弹性模量等力学性能,并应用扫描电镜(SEM)对其微结构进行表征.结果表明:玻璃纤维质量分数对复合材料的取向分布有很大影响,随着玻璃纤维质量分数增加,拉伸强度增大,但弯曲弹性模量、弯曲强度变化不明显,此外,随着质量分数的增加,复合材料的脆性变大;SEM分析表明复合材料中玻璃纤维有一定的取向且分布相对均匀,玻璃纤维和复合材料基体结合良好.     

玻璃纤维增强磷石膏复合材料力学性能研究

利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,以促进工业废弃磷石膏的综合利用。通过在石膏基体中加入直径为10μm、长度为12 mm的玻璃纤维制备石膏复合材料试件,测试不同纤维掺量的复合材料抗压强度,研究纤维掺量对石膏复合材料的力学性能的影响;通过电子显微镜(SEM)对破坏断面进行观察,从微观结构上揭示纤维增强的机理。试验结果表明:玻璃纤维的掺量和分布对复合材料的抗压强度有较大影响。随着玻璃纤维掺量的增大,复合材料的抗压强度逐渐增大,但纤维掺量超过一定值后,复合材料抗压强度将随纤维掺量的增大而减小。纤维的掺量为1.5%时,磷石膏复合材料抗压强度最高,达到8.9 MPa,比未掺加玻璃纤维的石膏强度(6 MPa)提高约48%。     

纳米二氧化硅修饰玻纤表面对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响

基于纳米颗粒比表面积高的特性,将超声震荡分散后的纳米SiO₂通过化学接枝方法修饰玻璃纤维表面制备玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）表征纳米SiO₂在玻纤表面的分布状态及其与纤维树脂的结合情况,结果表明纳米颗粒在纤维表面分布状况良好,纤维与树脂能较为紧密地结合。通过动、静态力学测试表征复合材料的界面结合情况及整体力学性能,结果表明复合材料在动态热机械分析（DMA）测试下具备良好的综合界面性能;与空白组对比,复合材料的层间剪切强度最高提升约86%,拉伸强度最高提升约300%,弯曲强度最高提升约94%。     

玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料的紫外老化性能

针对玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料(GFRP)紫外老化问题,研究了真空导入成型工艺和手糊工艺制作的GFRP试件的紫外老化性能,分析了2种工艺下GFRP试件紫外老化后的巴氏硬度、弯曲破坏形态以及弯曲强度和弯曲模量演变规律。结果表明:紫外光照射后,GFRP试件被照射表面巴氏硬度与未照射表面相比明显下降;紫外老化后GFRP试件的弯曲破坏过程与未老化试件一致;在紫外老化前期弯曲强度和弯曲模量在波动中有所上升,经过一段时间后开始下降,且手糊工艺的下降较多。最终在老化120 d后,弯曲强度和弯曲模量均大于初始值,但低于在室温下密闭处理120 d后的GFRP试件的弯曲强度和模量。     

纳米SiO2修饰玻纤表面对玻纤/聚丙烯复合材料界面性能的影响

借助纳米颗粒的高比表面积特性,将纳米二氧化硅通过化学接枝方法修饰玻璃纤维表面,制备玻璃纤维/聚丙烯（PP）热塑复合材料。通过SEM表征纳米二氧化硅在玻璃纤维表面的分布形态,结果表明纳米颗粒在纤维表面分散良好;通过界面剪切强度测试（IFSS）和界面断裂韧性测试（G_ⅡC）表征复合材料界面的静态力学性能,结果显示材料的界面剪切强度与界面断裂韧性同时获得了较大的提升;动态热机械分析测试（DMA）的结果表明复合材料在动态测试下的综合界面结合性能均得到较大的提升。     

玻璃纤维填充聚氨酯泡沫的形态与力学性能

通过扫描电子显微镜对玻璃纤维(GF)填充硬质聚氨酯泡沫塑料(RPUF)泡孔结构和填料分散情况进行了分析,研究了GF对RPUF的微观结构形态、泡孔平均直径的影响;同时研究了GF对RPUF的压缩力学性能的影响和破坏过程,并分析其压缩破坏的机理.     

碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。     

纤维增强磷酸钾镁水泥砂浆力学性能研究

研究了PVA纤维、PP纤维、玻璃纤维三种纤维在不同的w_(S/C)下对磷酸钾镁水泥砂浆力学性能的影响.结果表明:三种纤维都能在一定程度上增强磷酸钾镁水泥砂浆的力学性能,对磷酸钾镁水泥砂浆早期力学性能的影响比较大,后期力学性能的影响会有所降低.其中,PVA的增强效果最为明显,PP纤维次之,玻璃纤维增强效果最弱.同时得出,在同种纤维条件下,w_(S/C)不是磷酸钾镁水泥砂浆抗折强度的主要影响因素,但是其抗压强度均随着w_(S/C)的增大而增大.     

玻璃纤维增强聚合物腰梁受力性能试验与有限元模拟

为探究基坑支护工程中玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer, GFRP)腰梁的应力分布规律和变形特性,结合GFRP腰梁力学性能试验及数值模拟,依托于青岛某深基坑工程,利用ABAQUS有限元软件对不同工况下双腹板GFRP腰梁进行了有限元模拟。研究结果表明,与钢材相比,GFRP材料具备较高的抗弯强度,但弹性模量较低;最大加载至700 kN时,双腹板GFRP腰梁变形的室内试验结果和数值模拟结果的变化规律相似,随着荷载水平的增加,呈线性变化,说明GFRP腰梁始终处于弹性工作状态,整体稳定性强。明确了预应力锚杆轴力为300 kN时GFRP腰梁在两端自由、两端约束以及一端约束一端自由3种情况下的应力分布规律和变形特征;对于两端自由的GFRP腰梁,预应力锚杆轴力为150 kN时的应力、位移约为预应力锚杆轴力为300 kN时的50%。研究结果可为类似工程提供借鉴与参考。     

芳纶短纤维增强橡胶复合材料界面力学性能表征及有限元模拟

基于Python-ABAQUS二次开发,考虑芳纶纤维与橡胶基体之间的非理想界面,生成了随机芳纶短纤维增强橡胶复合材料的二维代表体积单元.对芳纶短纤维增强橡胶复合材料(aramid fiber-reinforced rubber composite, AFRC)数值模型施加周期性边界条件进行仿真分析,并结合单轴拉伸实验研究了纤维体积分数对AFRC拉伸性能的影响.采用内聚力模型对界面的力学行为进行描述,分析界面性质对AFRC轴向拉伸性能的影响.结果表明,在弱界面刚度区域,AFRC的有效弹性模量随纤维体积分数的增加而降低;在强界面区域,AFRC的有效弹性模量随纤维体积分数的增加而增加.利用不同纤维含量的AFRC测得的宏观有效弹性模量可通过刚度-模量曲线预估非理想界面的内聚力模型参数.