热塑性纤维金属层合板舱内爆炸响应数值模拟

热塑性纤维金属层合板作为具备优良抗冲击潜能的复合材料,在舰船防护领域受到广泛关注。以热塑性纤维金属层合板为研究对象,基于封闭空间内爆炸载荷作用下层合板动态响应试验数据,以及通过代表体积元(representative volume element,RVE)方法计算得到的纤维板材料参数,开展了热塑性纤维增强金属层合板的数值模拟研究。通过试验结果与数值模拟结果的对比,验证了数值模拟方法的有效性,进一步分析了层合板的响应规律。所采用的热塑性纤维金属层合板舱内爆炸响应数值模拟方法对研究层合板抗冲击性能具有一定的借鉴意义,为相关研究的进一步开展提供了思路。     

抗爆型聚脲涂层的性能及其抗爆机理

通过广角X射线衍射仪、差示扫描量热法实验、扫描电子显微镜以及聚脲喷涂钢筋混凝土板的接触爆炸实验,研究了Qtech T26抗爆型聚脲(T26聚脲)的力学强度、分子结构及热性能,分析了有无涂层钢筋混凝土板的宏观形貌及涂层的微观形貌,考察了T26聚脲喷涂钢筋混凝土板的抗爆能力和防护机理。结果表明:T26聚脲的拉伸强度达到25.4 MPa,断裂伸长率为451.9%;其分子链中软段与硬段之间排列有序,微晶区结晶度为24.11%;软段玻璃化转变温度为-44.9℃,硬段玻璃化转变温度为36.5℃,呈现出一定的微相分离形态。爆炸实验后,无涂层钢筋混凝土板的迎爆面出现较大凹坑,背爆面被震塌,混凝土破碎;而对于有涂层的钢筋混凝土板,其迎爆面出现较小凹坑,迎爆面涂层除了因瞬间高温而导致的聚脲软化外,爆炸反射波的稀疏拉伸作用使聚脲材料发生破坏,聚脲涂层被撕裂,而背爆面则由于聚脲涂层削弱了稀疏拉伸波的作用,从而保护混凝土材料不被破碎,避免爆炸碎片飞溅。     

碳纤维增强复合材料层合板的抗冲击性能

为了研究碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合梁的抗冲击性能,应用金属泡沫弹撞击加载的方式,结合高速摄像机,对等厚度层合梁结构的动态响应和失效行为展开实验研究。研究不同冲击加载强度对层合梁的动态失效过程、变形轮廓、中点变形、失效模式及能量耗散比的影响。结果表明:随着冲击强度的增加,中点变形响应速度随之增加,层合梁变形模式由整体变形转变为局部变形,且局部化效应随之增加,并伴随严重的基体和纤维断裂失效。层合梁能量耗散比随冲击强度的增加而增加,并展现出与结构失效模式直接关联的弹性变形、中心断裂和完全失效3个不同阶段。     

内部爆炸载荷作用下砌体墙结构的失效规律

为了探究钢筋混凝土框架-砌体墙建筑物的内爆毁伤效应,开展了内爆载荷下砌体墙结构动力响应和失效规律研究。采用数值模拟方法,并结合理论分析,研究了不同当量内爆载荷下砌体墙的失效机理以及失效形式转化过程。结果表明,小药量内部爆炸时,砌体墙的主要失效形式为弯曲导致的墙面开裂。随着药量增加,墙体边界在首道冲击波反射超压作用下发生以剪切变形为主导的失效。而在大药量条件下,首道冲击波超压使砌体墙材料达到极限抗压强度而发生压溃失效。研究结果可为砌体墙结构毁伤评估与防护设计提供技术参考。     

压缩载荷下UHMWPE纤维复合材料层合板的力学性能与失效分析

为获得超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维复合材料层合板在静、动态压缩载荷下的力学性能与失效模式,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆对材料进行面外方向的压缩实验,获得了不同应变率下材料的应力-应变关系。通过扫描电子显微镜观察材料微观失效形貌,分析了材料的失效模式。结果表明,UHMWPE纤维复合材料层合板在应变率较低(6.7×10^-3～6.7×10^-2 s^-1)且相差较小时,无应变率效应;在高应变率(2.05×10³～5.27×10³ s^-1)下,材料具有明显的应变率效应。压缩强度随应变率的增加而增大,动态增强因子逐渐增大,具有明显的应变率强化效应。静态压缩载荷下,材料的主要破坏模式为纤维的拉伸、断裂;动态压缩载荷下,材料的主要破坏模式为纵向位错分层。     

栓钉型弧形双钢板混凝土组合板的抗爆性能试验与数值分析

弧形双钢板混凝土组合结构由钢板、混凝土与连接件协同作用,具有更优异的抗震和抗爆性能,被应用于超高层结构、海洋平台和核电设施中。利用试验和数值分析方法研究了栓钉型弧形双钢板混凝土组合结构的破坏模式和损伤机理,参数化分析了爆炸距离、钢板厚度、拱高和栓钉间距对其抗爆性能的影响。结果表明：在爆炸荷载下,栓钉型弧形双钢板混凝土组合板整体表现良好,仍具有较高的承载能力。增加爆炸距离和钢板厚度能有效减小混凝土的损伤和组合板的跨中挠度;减小拱高,混凝土损伤区域从以压缩破坏为主逐渐转换为以拉伸破坏为主,混凝土损伤更严重,组合板跨中挠度变大;减小栓钉间距会增大混凝土塑性损伤程度,但组合板的跨中挠度减小。研究结果可为弧形双钢板混凝土组合结构的设计提供参考。     

聚脲/铝分层复合结构的抗爆性能研究

为研究聚脲/铝分层复合结构的抗爆性能,对在空爆载荷下的聚脲/铝结构进行了数值模拟,并与文献中的试验结果进行对比,验证数值模型的准确性。在此基础上研究了等质量条件下,复合结构层数、复合结构中金属铝的体积分数以及聚脲层位置对靶板中心点挠度的影响,分析爆炸过程中结构的能量吸收特点。结果表明：在等质量下,聚脲/铝分层复合结构存在最优的结构设计;在所讨论的结构中,除铝体积分数为90%的4层结构外,其他结构的抗爆性能均优于均质铝板,铝体积分数为10%的一层结构的抗爆炸性能最好;聚脲涂覆位置影响结构的抗爆性能,且聚脲涂覆在背爆面时抗冲击性能更优;铝板的内能吸收是复合结构能量吸收的主要部分,铝板的内能吸收比例随着铝体积分数的增加先减小后增大。研究结果可为聚脲/铝复合结构的抗爆设计提供参考。     

聚能侵彻体作用下钢-CFRP层合板的防护性能

碳纤维增强复合材料（carbon fiber-reinforced polymer,CFRP）具有优越的抗侵彻性能,正逐渐应用于舰船抗爆抗冲击防护设计。为了研究钢-CFRP层合板在聚能侵彻体作用下的防护性能,基于任意拉格朗日-欧拉方法建立聚能装药空中爆炸对钢-CFRP层合板破坏的数值模型,探究聚能装药的空中爆炸载荷特性及其对钢-CFRP层合板的毁伤机理。采用等面密度方法,设计了CFRP作为面板、背板和夹芯层时多种钢-CFRP层合板形式,通过侵彻后侵彻体头部降速以及层合板破口大小,讨论了CFRP敷设位置对层合板防护效果的影响,给出了较优的敷设形式。在此基础上,对层合板的厚度进行优化。结果表明：CFRP-钢-CFRP夹芯结构在聚能侵彻体作用下的防护效果最佳,较佳的厚度比为4.0∶1.4∶4.0。     

氧化型垂直腔面发射激光器的常见失效模式和机理分析

氧化型垂直腔面发射激光器（VCSEL）在高速光通信中有着广泛的应用,应用过程中的可靠性是一个非常重要的指标,要求有高寿命和低失效率。为了更好地了解VCSEL在应用过程中的失效模式和机理,提升器件的可靠性,本文从器件设计、加工制造和应用过程等3个环节总结分析了氧化型VCSEL的常见失效模式、产生原因和机理,并提出了适当的改善措施和建议。其中,对氧化应力、静电放电和湿气腐蚀这3个主要失效因素进行了更为详细的分析。基于以上对业界研究工作的总结和分析,最后对实际工作中遇到的VCSEL失效案例进行简单的介绍,为VCSEL学者、研发设计、制造和使用人员提供一个较为全面的失效分析案例库。     

钢板/POZD复合结构在近距空爆载荷下的抗爆性能

为研究钢板/聚异氰氨酸酯噁唑烷（polyisocyanate oxazodone,POZD）聚合物高分子材料复合结构在近距空爆载荷下的抗爆性能,开展了近距空爆试验,通过观察试验模型的损伤以及相关数据统计,分析了钢板/POZD复合结构的变形失效模式。采用LS-DYNA软件进行数值模拟,通过与试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的准确性,并进一步分析了钢板/POZD复合结构跨中位移变化和能量吸收特性。结果表明：在相同钢板厚度下,钢板/POZD复合结构较单一钢板具有更优越的抗爆性能,钢板呈现出3种不同的变形失效模式;在钢板/POZD复合结构中,当钢板和POZD均未出现破口时,钢板的塑性应变能占总能量吸收的大部分;钢板/POZD复合结构中心点最大位移逐渐增大,且变形速度先升高后降低。研究结果可为工程中钢板/POZD复合结构的抗爆防护设计提供参考。     

变形镜部分驱动器断电失效对校正性能的影响

变形镜在长期工作的过程中,压电陶瓷驱动器因累积疲劳效应会导致其失效,从而导致校正性能的降低.从变形镜的影响函数出发,将失效驱动器的电压置零,采用有限元方法建立变形镜疲劳失效模型,重点分析畸变波前的形态分布、入射光束的类型和驱动器的排布方式等对校正能力的影响.实验结果表明,在部分驱动器失效的情况下,变形镜应当根据高斯型随...     

静电纺丝技术制备Eu(BPA)3 phen/聚丙烯腈纤维及其性能

为了增强稀土络合物的物理化学性能和成型加工性能,以扩大稀土发光材料在防伪、荧光标识与OLED等领域中的应用,本文将实验合成的铕的络合物溶于聚丙烯腈,通过静电纺丝技术制备了一种新型的Eu(BPA)_3phen/PAN紫外荧光复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、热重差热分析仪(TG-DSC)与荧光光谱仪(FL)对发光纳米纤维的性能进行分析。实验结果表明,复合纤维的直径分布在200～400 nm,且随机取向。热重分析表明,Eu(BPA)_3phen/PAN复合纤维的初始分解温度约为310℃,热稳定性较好。此外,研究了掺杂不同浓度Eu(BPA)_3phen对纤维发光性能的影响,发现纤维的荧光发射强度随着Eu(BPA)_3phen含量的增加呈现先增后减的变化趋势,当Eu(BPA)_3phen的含量为2.5%时,荧光强度最高。这种新型的的Eu(BPA)_3phen/PAN荧光复合纤维在防伪和OLED等方面具有潜在应用价值。     

轴向压缩下圆柱形动力锂离子电池的性能

动力电池的安全问题制约了电动汽车的推广和发展,轴向压缩是锂离子电池的一种重要的破坏工况。通过实验方法,研究了18650锂离子电池在轴向压缩载荷下的安全性能,探讨了荷电状态分别为60%、80%、100%时电池的载荷、电压、温度的变化特征,分析了轴向压缩载荷下电池的失效过程。研究表明:轴向压缩过程中电压均出现特有的台阶式下降,极限载荷和温度骤升几乎同时发生;电池正极的凹槽结构诱导电池在靠近正极的侧面破裂。对比轴向压缩实验和径向平板压缩实验发现,动力电池轴向压缩热失控程度弱于径向平板压缩。     

纸质活性炭纤维的制备及性能表征

通过KOH活化纸巾制备活性炭纤维, 比表面积高达1388 m²/g. 用制得的活性炭纤维作为吸附剂进行亚甲基蓝吸附实验研究,用Langmuir和Freundlich吸附模型分析实验数据,并研究pH值对活性炭纤维吸附亚甲基蓝影响. 活性炭纤维吸附速率更适于Pseudo-second-order动力学模型,相关系数高达0.998. 整个浓度变化区间Langmuir吸附等温线比Freundlich吸附等温线更适合实验数据. 所制备活性炭纤维对亚甲基蓝最大平衡吸附量为520 mg/g,实验发现,pH值越高活性炭纤维对亚甲基蓝吸附量越大.     

Cu/C核/壳纳米结构的气相合成、形成机理及其光学性能研究

采用乙酰丙酮铜为原料, 通过化学气相沉积大批量制备出Cu/C核/壳纳米颗粒和纳米线. 研究结果表明, 通过控制沉积温度可对Cu/C核/壳纳米材料的形貌和结构进行很好的控制. 比如, 沉积温度为400 ℃时可获得直径约200 nm的Cu/C核/壳纳米线, 沉积温度为450 ℃ 时可获得直径约200 nm的Cu/C核/壳纳米颗粒和纳米棒的混合产物, 沉积温度为600 ℃时可获得直径约22 nm的Cu/C核/壳纳米颗粒. 获得的Cu/C核/壳纳米结构是由一个新颖的凝聚机理形成的, 而这种机理不同于著名的溶解-析出机理. 紫外-可见光谱和荧光光谱分析结果表明: Cu/C核/壳纳米线和纳米颗粒均在225 nm处出现Cu的吸收峰, 同时在620 和616 nm处分别出现了纳米线和纳米颗粒的表面等离子共振吸收峰. Cu/C核/壳纳米线在312 和348 nm处、 Cu/C核/壳纳米颗粒在304 和345 nm处出现荧光发射谱峰. 关键词： Cu/C核/壳结构 纳米线 纳米颗粒 光学性能     

活性炭纤维对空气中苯的吸附性能

苯作为具有代表性的一种常见挥发性有机污染物在居住环境及工作场所中普遍存在并备受关注。活性炭纤维（ACF）由于其孔径分布特点及纤维表面特征，对挥发性和半挥发性有机物具有吸附量大、吸附效率高的优点，有可能在吸附解析法测量空气中苯和苯的处理上具有比目前常用的颗粒活性炭（GAC）更好的应用前景，因此文中对两种吸附材料的吸附容量、对不同浓度苯的吸附效率、对苯的选择吸附性等各项吸附能力指标进行了考察。     

玄武岩纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能

在弹道段撞击速度范围内,针对玄武岩纤维布/铝板组合防护结构开展了高速撞击实验(实验使用的2017铝球弹丸的直径为3.97 mm,撞击速度为1.49~3.65 km/s),获得了防护结构的弹道极限速度,分析了铝球弹丸高速击穿玄武岩纤维布和铝板后的剩余速度。基于单层铝板发生穿孔失效时的临界撞击动能,研究了玄武岩纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能。结果表明:当弹丸未破碎时,相同直径的铝球弹丸以不同速度击穿相同面密度的玄武岩纤维布后的速度减小量近似为常数;铝球弹丸直径越大,弹丸击穿相同面密度的玄武岩纤维布后的速度减小量越小;在防护结构面密度相同的情况下,铝板前置的玄武岩纤维布/铝板组合防护结构比玄武岩纤维布前置的组合防护结构具有更好的高速撞击防护性能。     

钛酸锶纳米纤维表面羟基化处理对聚偏氟乙烯复合材料介电性能和储能性能的影响

随着功率型电力电子设备运行负荷的不断增加以及小型化集成化的发展趋势,对电介质电容器提出了更高的要求,其需具有高储能密度、快速充放电速度、易加工成型.钛酸钡基无铅铁电陶瓷具有较高的介电常数的优点,但耐击穿场强低,而聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物材料具有良好的柔韧性、击穿场强高、质量轻的优点,但介电常数相对较低,两者的储能密度均受到了限制.为了获得高介电常数、高储能密度介质材料,采用静电纺丝法制备了钛酸锶(SrTiO₃)一维纳米纤维作为无机填料,以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,为了改善SrTiO₃一维纳米纤维与PVDF聚合物基体之间的界面情况,利用表面羟基化处理方法对SrTiO₃一维纳米纤维进行表面改性,辅以流延法制备了SrTiO₃/PVDF复合材料,研究了表面羟基化处理SrTiO₃一维纳米纤维对复合材料储能性能的影响.结果表明:表面羟基化处理SrTiO₃纳米纤维填料在PVDF聚合物中分散和结合情况良好,复合材料具有良好的介电性能和耐击穿性能;当表面羟基化...     

高柔性PVA-co-PE纳米纤维基复合导电透明膜的制备及性能研究

将具有独特叠层结构的聚乙烯醇-聚乙烯共聚物纳米纤维膜材料与环氧树脂复合,并引入紫外光吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮,利用多相之间的强界面相互作用,制备得到了具有高柔韧性、高透明度和高紫外光过滤效果的复合透明膜.在该柔性基底上,通过压力转移法相继复合银纳米线层和还原氧化石墨烯层,形成了相互渗透的导电网络.最终得到面电阻为147Ω/Sq、可见光透过率约80%、紫外吸收率达90%的透明导电复合膜.该导电复合膜显示出良好的拉伸和弯曲性能,并在循环弯曲变形测试下保持良好的电学稳定性.     

硬盘磁头-碟界面润滑剂失效机理及添加剂X-1P的性能研究

采用热重分析 (TGA)、傅立叶红外光分析 (FTIR)和磁头起飞降落 (CSS)等试验方法 ,研究了硬盘磁头 碟界面润滑层PFPE的失效机理以及添加剂X 1P在磁头 碟界面润滑剂中的作用 .研究结果表明 ,高温条件下磁头材料Al2 O3 会诱导磁头 碟界面润滑剂PFPE发生歧化降解 ,造成磁头 碟界面润滑层失效 ;添加剂X 1P因其特殊的分子结构和化学性能 ,可作为一种有效稳定剂添加到磁头 碟润滑剂PFPE中 ,减弱磁头材料Al2 O3 作为催化反应中心的催化反应活性 ,减缓磁头 碟界面润滑剂PFPE的高温歧化降解 ,改善磁头 碟界面的CSS性能