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碳纤维/环氧树脂复合材料电池箱优化设计
1
作者 张继伟 王文皓 +2 位作者 曹磊 尹长城 吕璋彬 《塑料工业》 北大核心 2025年第11期86-96,共11页
针对电动汽车电池箱质量占比高导致的续航里程降低问题,进行了碳纤维复合材料电池箱轻量化设计研究,在满足国家相关标准的前提下实现显著减重。本文选用碳纤维/环氧树脂(T700/2510)材料,通过单向板力学性能试验获取材料参数,对试样破坏... 针对电动汽车电池箱质量占比高导致的续航里程降低问题,进行了碳纤维复合材料电池箱轻量化设计研究,在满足国家相关标准的前提下实现显著减重。本文选用碳纤维/环氧树脂(T700/2510)材料,通过单向板力学性能试验获取材料参数,对试样破坏模式与试验数据进行分析。基于工程有限元软件(ABAQUS)构建电池箱有限元模型,并设计了碳纤维复合材料[45/-45/0/90]_(7s)(厚度7 mm)的原始铺层方案。同时采用多岛遗传算法,结合正交数组实验方法对电池箱进行铺层厚度和角度优化设计。最后,根据国家相关标准对金属电池箱、碳纤维复合材料电池箱和优化后的复合材料电池箱在各工况下的性能进行对比。结果表明,优化后的碳纤维复合材料电池箱在满足性能要求同时,相对于金属电池箱,下箱体实现减重67.2%,箱体总质量减重32%。该研究验证了多岛遗传算法与正交数组实验法在复合材料多目标优化中的有效性,为电动汽车动力电池系统减重提供了可靠技术方案,增强了碳纤维复合材料在新能源汽车的工程应用的实质性意义。 展开更多
关键词 电池箱 碳纤维复合材料 轻量化设计 多岛遗传算法 正交数组实验方法 环氧树脂
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碳纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的力学性能和耐久性能研究
2
作者 王信君 李平昌 《塑料工业》 北大核心 2025年第7期40-46,71,共8页
为获得具有良好耐久性能的乙烯基酯树脂(VE)基复合材料,以碳纤维(CF)为增强材料,采用熔融灌注法制备了碳纤维/乙稀基酯树脂复合材料(CF/VE)。采用红外光谱(FTIR)分析、拉伸性能、弯曲性能和吸湿率等测试方法,对CF/VE的力学性能和耐久性... 为获得具有良好耐久性能的乙烯基酯树脂(VE)基复合材料,以碳纤维(CF)为增强材料,采用熔融灌注法制备了碳纤维/乙稀基酯树脂复合材料(CF/VE)。采用红外光谱(FTIR)分析、拉伸性能、弯曲性能和吸湿率等测试方法,对CF/VE的力学性能和耐久性能进行了研究。研究表明,VE在不同介质中浸泡会发生一定程度的水解,且NaOH溶液影响最大。VE在去离子水、H_(2)SO_(4)溶液和NaCl溶液中的吸湿率符合Fick扩散定律,而VE在NaOH溶液吸湿率在60 d之前符合Fick扩散定律,60 d之后吸湿率显著增长。CF显著提高了CF/VE的力学性能,CF/VE拉伸强度和弯曲强度是纯VE的18和7倍。不同介质浸泡后,纯VE和CF/VE的拉伸强度和弯曲强度都逐渐下降。不同介质对弯曲强度的不利影响高于拉伸强度,且浸泡120 d后,NaOH溶液对力学性能的影响最大。NaOH中浸泡120 d后CF/VE拉伸强度和弯曲强度降低7.2%和39.9%,但是CF/VE的力学性能仍远高于纯VE。总体来说,CF显著提高了CF/VE的力学性能和耐久性能。 展开更多
关键词 碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料 力学性能 耐久性能 拉伸强度 弯曲强度
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基于收敛口模诱导纤维取向的碳纤维复合材料制备方法 被引量：1
3
作者 王治辉 陈占春 +1 位作者 刘江林 梁建国 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第3期79-88,共10页
直接复合压缩成型(DCCM)技术因其高效和低成本的特点越来越多地被应用于汽车行业碳纤维复合材料复杂零部件的生产制造。为解决由DCCM技术制备的碳纤维/尼龙6(CF/PA6)复合材料制品力学性能差、纤维取向紊乱的问题,使用收敛口模,采用熔体... 直接复合压缩成型(DCCM)技术因其高效和低成本的特点越来越多地被应用于汽车行业碳纤维复合材料复杂零部件的生产制造。为解决由DCCM技术制备的碳纤维/尼龙6(CF/PA6)复合材料制品力学性能差、纤维取向紊乱的问题,使用收敛口模,采用熔体剪切流动诱导纤维取向的方法,制备具有良好纤维取向的坯料,然后通过压缩成型制备具有良好力学性能的CF/PA6复合材料。对复合材料中心截面抛光,使用ImageJ软件中的OrientationJ插件对抛光平面显微图中纤维取向角分布进行识别提取。通过对纤维取向角统计分布数据进行正态分布拟合来表征纤维取向程度,定量分析了CF/PA6复合材料在挤出过程中纤维质量分数、纤维长度和挤出宽度对纤维取向分布的影响。结果表明,纤维长度对纤维取向影响较小,纤维质量分数对纤维取向影响较大,而挤出宽度对复合材料中的纤维取向影响最大。当挤出宽度从8 mm增加到14 mm时,纤维沿挤出方向取向角正态分布方差增加了26.05,纤维取向程度被严重削弱。与随机取向的复合材料相比,当纤维质量分数为30%、纤维取向角为0°、挤出宽度为8 mm、纤维长度为212μm时,复合材料的拉伸强度提高了23.94%。 展开更多
关键词 直接复合压缩成型 碳纤维 复合材料 收敛口模 纤维取向
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纸纤维/零价铁复合气凝胶去除水中六价铬的研究 被引量：1
4
作者 李玉萍 徐晓东 +2 位作者 刘露 周梦琦 董静 《山东农业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期336-343,共8页
金属铬是广泛应用于制革、电镀、冶金、纺织等行业的重金属,生产和使用过程中六价铬[Cr(Ⅵ)]的排放对环境和人类健康造成严重威胁。本文利用回收的纸壳纤维和FeCl3为原料,通过液相还原法制备了纸纤维/零价铁复合气凝胶CA/ZVI,用于去除水... 金属铬是广泛应用于制革、电镀、冶金、纺织等行业的重金属,生产和使用过程中六价铬[Cr(Ⅵ)]的排放对环境和人类健康造成严重威胁。本文利用回收的纸壳纤维和FeCl3为原料,通过液相还原法制备了纸纤维/零价铁复合气凝胶CA/ZVI,用于去除水中Cr(Ⅵ)。采用SEM、XRD、TG、BET、XPS等分析技术对CA/ZVI的形貌、结构、元素组成等进行表征,探究了溶液初始pH和吸附材料用量对Cr(Ⅵ)去除效果的影响,并研究了CA/ZVI气凝胶的吸附性能。结果表明,CA/ZVI气凝胶呈现网络多孔结构,孔径约为0.1-0.3 mm,比表面积为2.808 3 m^(2)·g^(-1),零价铁颗粒均匀分布在气凝胶表面。在最佳条件下,气凝胶对Cr(Ⅵ)的去除率最高可达96.4%。去除过程以Cr(VI)吸附为主,同时部分Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),这意味着CA/ZVI在去除Cr(Ⅵ)的同时可以降低其毒性。 展开更多
关键词 纸纤维气凝胶 气凝胶功能化 六价铬 吸附 价态转化
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碳纤维增强聚酰亚胺复合材料摩擦学研究进展
5
作者 张伟臻 赵嘉玮 +3 位作者 黄逸伦 张琦 张师军 高达利 《化工新型材料》 北大核心 2025年第10期41-46,53,共7页
碳纤维增强聚酰亚胺(CF/PI)复合材料因其优异的耐高温性、力学强度及摩擦学性能,在航空航天、汽车轻量化等领域的高端摩擦部件中展现出重要应用潜力。系统综述了近年来CF/PI复合材料摩擦学性能的研究进展,重点探讨了CF表面改性处理、多... 碳纤维增强聚酰亚胺(CF/PI)复合材料因其优异的耐高温性、力学强度及摩擦学性能,在航空航天、汽车轻量化等领域的高端摩擦部件中展现出重要应用潜力。系统综述了近年来CF/PI复合材料摩擦学性能的研究进展,重点探讨了CF表面改性处理、多尺度协同增强复合材料和聚合物填充改性调控策略等对复合材料摩擦磨损行为及性能的影响,揭示了不同改性技术的适用特性及技术瓶颈,建立材料结构优化与摩擦学性能的构效关系,最后总结当前CF/PI复合材料在摩擦磨损领域应用中存在的问题,并对其未来发展进行展望。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 聚酰亚胺 摩擦学 碳纤维改性
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压实力对激光加热辅助CF/PEEK原位固结层间剪切强度的影响机制
6
作者 刘丰玮 李辉 +4 位作者 武婷 张晓祥 陈占春 梁建国 刘江林 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第10期71-80,共10页
激光加热以其高热流密度和快速响应特性,成为满足热塑性复合材料自动铺丝(AFP)技术需求的新兴加热方法。为探索AFP技术下压实力对激光加热辅助连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)预浸料原位固结后层间剪切强度(ILSS)的影响机制,选取了100~... 激光加热以其高热流密度和快速响应特性,成为满足热塑性复合材料自动铺丝(AFP)技术需求的新兴加热方法。为探索AFP技术下压实力对激光加热辅助连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)预浸料原位固结后层间剪切强度(ILSS)的影响机制,选取了100~400N范围内的4个压实力(梯度为100N),通过短梁剪切(SBS)试验获取ILSS测试结果,并结合微观分析、压敏纸检测和热历史监测等手段分析压实力对ILSS的影响机制。结果表明,在100~400N范围内,ILSS随压实力增加呈非线性增长趋势。相较于100N试样,400N试样的平均ILSS提升了31.21MPa,增幅达到123.1%。微观分析结果表明,高压实力下,层间孔隙率降低,平整度提高,材料膨化行为得到有效抑制,层间接触更为紧密。此外,压敏纸检测结果显示,随着压实力增大,原始预浸料表面形貌对层间初始紧密接触程度的不利影响减弱,有效压力区域面积增加,分布更均匀。热历史曲线进一步揭示,较高压实力可降低层间接触热阻,使预浸料2至4层温度升高15~20℃。上述研究内容详细阐明了压实力提升层间结合强度的作用机理,为优化热塑性复合材料原位固结制造工艺提供了理论依据。 展开更多
关键词 热塑性复合材料 自动铺丝 压实力 激光加热 层间结合 层间剪切强度
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复合材料发动机壳体湿法缠绕用树脂的研制及其界面性能
7
作者 王志增 陈艳 +4 位作者 张昊 孟祥武 王明 肖亚超 郑志才 《塑料工业》 北大核心 2025年第1期145-151,共7页
为满足碳纤维复合材料发动机壳体的制备需求,本文以多官能团环氧树脂为基体,以自制混合胺类为固化剂,研制出一种黏度低、适应期长、耐热性能好以及界面性能优异的环氧树脂体系。采用差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)、全自... 为满足碳纤维复合材料发动机壳体的制备需求,本文以多官能团环氧树脂为基体,以自制混合胺类为固化剂,研制出一种黏度低、适应期长、耐热性能好以及界面性能优异的环氧树脂体系。采用差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)、全自动光学接触角测量仪以及界面性能测试仪对环氧树脂体系的固化反应以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能进行系统研究。结果表明,研制的树脂体系在室温下8 h黏度为800 mPa·s左右,浇铸体力学性能优异,玻璃化转变温度达到190℃。界面性能测试结果表明树脂基体对碳纤维具有良好的浸润性,能够较好地发挥出碳纤维的高强度特性。T700碳纤维NOL环拉伸强度为2358 MPa,满足了树脂复合材料缠绕构件在复合材料发动机壳体上的工艺使用要求。 展开更多
关键词 湿法缠绕 环氧树脂 复合材料发动机壳体 碳纤维复合材料 界面性能
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改性纤维素纳米晶补强生物可降解聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯的性能 被引量：2
8
作者 傅国娟 胡嵩 史新妍 《弹性体》 2025年第1期21-28,共8页
为了应对塑料废物的堆积在全球范围内引发的一系列环境问题,以生物可降解性塑料聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)为基体,采用新型纳米填料(聚乙酸乙烯酯接枝改性的纤维素纳米晶,简称CNC-PVAc)作为补强材料,探究了其用量对PBAT复合材... 为了应对塑料废物的堆积在全球范围内引发的一系列环境问题,以生物可降解性塑料聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)为基体,采用新型纳米填料(聚乙酸乙烯酯接枝改性的纤维素纳米晶,简称CNC-PVAc)作为补强材料,探究了其用量对PBAT复合材料性能的影响。结果表明,CNC-PVAc在PBAT中实现了纳米级分散,改变了PBAT的结晶动力学,提高了PBAT/CNC复合材料结晶结构的完整性;随着CNC-PVAc用量增加,PBAT/CNC的力学性能呈现先上升后下降的趋势,其中CNC-PVAc用量为1份时性能最好,拉伸强度为18.7 MPa,相比于纯PBAT,提高了49.6%;适量CNC-PVAc的加入提高了PBAT的阻隔性能,在保证PBAT可降解的基础上实现了PBAT综合性能的提升。 展开更多
关键词 聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯 改性纤维素纳米晶 纳米填料
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绿色环保聚酯增塑剂聚己二酸-1,2-丙二醇酯对聚氯乙烯性能的影响 被引量：2
9
作者 刘霞 黄华莹 徐启奎 《皮革科学与工程》 CAS 北大核心 2025年第1期23-28,共6页
采用绿色环保的聚己二酸-1,2-丙二醇酯(PPA)作为增塑剂,对聚氯乙烯(PVC)进行增塑改性,研究了PPA对PVC力学性能、硬度、加工流动性、耐热性和耐溶剂迁移性能的影响,并与邻苯二甲酸二辛酯(DOP)增塑剂增塑PVC的效果作了对比研究。结果表明,... 采用绿色环保的聚己二酸-1,2-丙二醇酯(PPA)作为增塑剂,对聚氯乙烯(PVC)进行增塑改性,研究了PPA对PVC力学性能、硬度、加工流动性、耐热性和耐溶剂迁移性能的影响,并与邻苯二甲酸二辛酯(DOP)增塑剂增塑PVC的效果作了对比研究。结果表明,PPA和DOP对PVC均具有较好的增塑效果。随着增塑剂含量的增加(从40份增加至50份时),PPA/PVC/CaCO_(3)和DOP/PVC/CaCO_(3)复合材料的拉伸强度分别降低了3.25%和10.16%,质量损失50%时的温度分别为392.22℃和320.15℃,PPA/PVC/CaCO_(3)复合材料具有更高的力学性能和耐热性。此外,DOP/PVC/CaCO_(3)复合材料在乙醇、机油和正庚烷中的质量损失率分别为4.51%、0.52%和11.81%,而PPA/PVC/CaCO_(3)复合材料在溶剂中无明显的质量损失,具有优异的耐溶剂迁移性。因此,绿色环保聚酯增塑剂PPA不仅可以替代DOP增塑PVC,还在耐高温、耐溶剂迁移领域,具有更广阔的应用前景。 展开更多
关键词 聚氯乙烯 聚己二酸-1 2-丙二醇 邻苯二甲酸二辛酯 增塑剂 力学性能 复合材料
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碳纤维复合材料蒙皮拉伸及剪切性能研究
10
作者 徐昌权 朱龙超 +2 位作者 罗明丰 黄晓梅 曹海建 《化工新型材料》 北大核心 2025年第9期121-125,共5页
为探究织物组织结构对复合材料蒙皮拉伸及剪切性能的影响,通过设计织造平纹、斜纹、双层和三维浅交弯联4种典型的机织物,并采用真空辅助树脂传递与热压罐工艺制备了碳纤维复合材料蒙皮,对其进行拉伸性能与层间剪切性能测试。结果表明:... 为探究织物组织结构对复合材料蒙皮拉伸及剪切性能的影响,通过设计织造平纹、斜纹、双层和三维浅交弯联4种典型的机织物,并采用真空辅助树脂传递与热压罐工艺制备了碳纤维复合材料蒙皮,对其进行拉伸性能与层间剪切性能测试。结果表明:斜纹结构织物由于内部纤维束近似平直,拉伸过程中碳纤维束的自身性能得到有效地利用,用其制备的斜纹结构碳纤维复合材料蒙皮的经向、纬向拉伸强度与拉伸模量最大;浅交弯联织物的内部纤维束屈曲程度最大,拉伸过程中碳纤维束会产生分解力,丝束自身的强度利用率低,故用其制备的浅交弯联结构碳纤维复合材料蒙皮的经向、纬向拉伸强度与拉伸模量最小。浅交弯联结构碳纤维复合材料蒙皮的层间剪切性能最优异,相较于其他3种碳纤维复合材料蒙皮,其层间剪切强度提升80%以上。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 飞机蒙皮 拉伸性能 层间剪切 组织结构
原文传递
塑料内胆碳纤维缠绕储氢气瓶的无损检测研究进展
11
作者 牛江 卞昭沛 +2 位作者 姚勇创 郭凯 凌晓 《塑料工业》 北大核心 2025年第8期1-7,19,共8页
随着氢能产业的快速发展,塑料内胆碳纤维缠绕储氢气瓶因其轻质、高强等优势得到了广泛应用。本文聚焦于塑料内胆碳纤维缠绕储氢气瓶的无损检测领域,首先介绍了该类储氢气瓶的结构特点,阐述了其在使用过程中可能出现的各类潜在缺陷及其... 随着氢能产业的快速发展,塑料内胆碳纤维缠绕储氢气瓶因其轻质、高强等优势得到了广泛应用。本文聚焦于塑料内胆碳纤维缠绕储氢气瓶的无损检测领域,首先介绍了该类储氢气瓶的结构特点,阐述了其在使用过程中可能出现的各类潜在缺陷及其危害。随后,详细梳理了多种常用无损检测技术在该储氢气瓶检测中的应用情况,分析了各技术的检测原理、优势与局限性。未来可重点关注人工智能与检测技术的深度融合,以实现对储氢气瓶使用状态的智能评估。 展开更多
关键词 塑料内胆 碳纤维缠绕层 缺陷 无损检测
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自然老化对CF/PA66复合材料力学性能的影响 被引量：2
12
作者 王先衬 张娟娟 +2 位作者 魏海旭 胡剑峰 张贻启 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第1期125-132,共8页
目前,对纤维增强聚酰胺复合材料老化行为的研究主要集中在人工加速老化法,利用自然老化法研究纤维增强聚酰胺复合材料老化行为的文献相对较少。为研究纤维增强聚酰胺复合材料在上海地区的自然老化,以短碳纤维增强聚酰胺66(CF/PA66)注塑... 目前,对纤维增强聚酰胺复合材料老化行为的研究主要集中在人工加速老化法,利用自然老化法研究纤维增强聚酰胺复合材料老化行为的文献相对较少。为研究纤维增强聚酰胺复合材料在上海地区的自然老化,以短碳纤维增强聚酰胺66(CF/PA66)注塑粒子为原材料,通过注射成型得到CF/PA66拉伸样条。在上海地区将CF/PA66拉伸样条静置于室内进行为期36个月的自然老化试验。通过对自然老化前后的CF/PA66进行拉伸、弯曲测试并观察拉伸断口形貌,分析自然老化对CF/PA66力学性能、破坏模式及破坏机理的影响。结果表明,经过36个月的自然老化,PA66发生降解,表面发白且出现了粉化现象;CF/PA66复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲模量的保留率分别为77.27%,85.59%,92.18%和91.03%,自然老化后复合材料的弯曲强度、弯曲模量的保留率均高于拉伸强度、拉伸弹性模量的保留率;自然老化并未改变CF/PA66的拉伸破坏失效模式、拉伸破坏机理及弯曲破坏机理。但由于自然老化后CF/PA66的韧性增加,使得其弯曲破坏失效模式由断裂变为受拉区域出现裂纹。 展开更多
关键词 碳纤维 聚酰胺66 自然老化 注塑成型 复合材料 热塑性树脂
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3D打印PLA复合材料的制备及其在包装领域的应用
13
作者 唐鹿 《包装工程》 北大核心 2025年第21期52-58,共7页
目的以生物基可降解PLA材料为基体,以增韧剂与短切碳纤维为改性填料,制备适用于熔融沉积成型3D打印的PLA复合材料。探究3D打印PLA复合材料在包装领域的应用潜力,以期为生物基可降解包装材料的开发提供新思路。方法采用熔融共混改性的方... 目的以生物基可降解PLA材料为基体,以增韧剂与短切碳纤维为改性填料,制备适用于熔融沉积成型3D打印的PLA复合材料。探究3D打印PLA复合材料在包装领域的应用潜力,以期为生物基可降解包装材料的开发提供新思路。方法采用熔融共混改性的方法制备PLA复合材料。利用扫描电镜分析其界面结合情况;应用熔融沉积成型技术打印拉伸、弯曲、压缩和燃烧试样并进行性能试验。使用3D打印PLA复合材料进行内六角扳手包装盒的打印成型。结果实验表明,当增韧剂与短切碳纤维的添加量分别为3%和4%时,短切碳纤维与PLA基体表现出良好的界面相容性,其拉伸和弯曲性能得到了有效的改善。该PLA复合材料3D打印试样的拉伸强度为(36.0±0.5)MPa,弯曲强度为(62.0±0.6)MPa,压缩强度为(60.7±0.7)MPa。3D打印成型的内六角扳手包装盒表面光洁度好、尺寸精度高。结论3D打印PLA复合材料具有良好的力学性能和环保特性,有望应用于高端包装领域。 展开更多
关键词 生物基可降解PLA材料 熔融沉积成型技术 短切碳纤维 内六角扳手包装盒
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无人机用碳/环氧复合材料低周疲劳特性
14
作者 汪莹 李敏 +1 位作者 张智明 刘逸众 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第9期274-280,共7页
为研究无人机用碳/环氧复合材料在极端应力下的疲劳特性,强化其结构耐久性设计。制备无人机用T300/6511单向层合板,开展98%、95%、93%和90%四级应力水平下的拉伸疲劳实验,绘制应力幅值(S)-对数寿命(lg N)曲线,构建基于Hashin失效准则、... 为研究无人机用碳/环氧复合材料在极端应力下的疲劳特性,强化其结构耐久性设计。制备无人机用T300/6511单向层合板,开展98%、95%、93%和90%四级应力水平下的拉伸疲劳实验,绘制应力幅值(S)-对数寿命(lg N)曲线,构建基于Hashin失效准则、考虑性能退化的疲劳模型。采用扫描电镜观测疲劳断口及内部损伤,并与仿真结果对比。研究结果表明:此层合板平均断裂强度为767.0 MPa,实验拟合得到疲劳寿命预测公式S=386.09-10.43×lg N;该疲劳损伤分析模型较好地预测和模拟了此无人机用单向层合板疲劳寿命和损伤演化行为。在疲劳初期,试样两侧边90°表层基体率先开裂;随后步入中期,损伤以分层和裂纹为主;末期大量0°纤维断裂,多损伤耦合,结构逐步失稳;最后当损伤贯穿横面,发生疲劳失效。 展开更多
关键词 无人机 碳/环氧复合材料 低周疲劳 疲劳断口 损伤演化
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短碳纤维增强塑料同质点阵夹芯板的连接性能及失效模式
15
作者 何浪 陈占春 +2 位作者 谷祥 刘江林 梁建国 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第9期78-87,共10页
短碳纤维增强热塑性塑料(SCFRP)同质点阵夹芯结构以其制备周期短、性能优良等优点备受关注,但其实际应用仍受其连接性能和失效模式不明确带来的限制。为解决这个问题,通过直接复合压缩成型工艺制备具有不同纤维质量分数(20%~40%)、厚度... 短碳纤维增强热塑性塑料(SCFRP)同质点阵夹芯结构以其制备周期短、性能优良等优点备受关注,但其实际应用仍受其连接性能和失效模式不明确带来的限制。为解决这个问题,通过直接复合压缩成型工艺制备具有不同纤维质量分数(20%~40%)、厚度梯度(2~4 mm)的SCFRP面板和30%纤维质量分数的点阵芯子,进一步装配成同质点阵夹芯板,采用万能试验机进行法向拉脱试验和面内剪切试验,通过与传统异质点阵夹芯板对比分析该同质点阵夹芯板连接性能和失效模式。结果表明,SCFRP同质点阵夹芯板在失效模式上呈现出优越性,其法向拉脱失效模式为镶嵌件下表面直接脱黏,面内剪切失效模式为两个镶嵌件陆续脱黏,未出现其他额外损伤。与传统异质点阵夹芯板相比,SCFRP同质点阵夹芯板连接性能得到提升,当纤维质量分数为40%、面板厚度为3 mm时,法向拉脱失效载荷约为5.65 kN,提高了88.3%;当纤维质量分数为30%、面板厚度为3 mm时,面内剪切失效载荷约为5 kN,极限载荷约为7.04 kN,提高了29.2%,面内剪切失效刚度约为2.64 kN/mm,提高了175%。上述结果表明,SCFRP同质点阵夹芯板在连接性能和失效模式方面表现出优越性,其连接性能和失效模式的阐明为其在航空航天等领域的工程化应用提供了支持。 展开更多
关键词 直接复合压缩成型 短碳纤维增强热塑性塑料 点阵夹芯板 连接性能 失效模式
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基于汽车轻量化的碳纤维及其复合材料制备技术研究进展
16
作者 王贺团 沈志刚 《石油化工》 北大核心 2025年第10期1508-1516,共9页
介绍了汽车轻量化碳纤维制造技术的现状,综述了碳纤维增强复合材料(CFRP)在汽车轻量化领域的研究进展,并指出了CFRP制备工艺、降本增效技术路径和高效成型工艺的创新方向。CFRP通过大丝束化、低成本前体开发、微波加热和等离子体辅助稳... 介绍了汽车轻量化碳纤维制造技术的现状,综述了碳纤维增强复合材料(CFRP)在汽车轻量化领域的研究进展,并指出了CFRP制备工艺、降本增效技术路径和高效成型工艺的创新方向。CFRP通过大丝束化、低成本前体开发、微波加热和等离子体辅助稳定化等新型工艺,显著降低了生产能耗与成本。在CFRP成型技术方面,高压树脂传递模塑工艺和预浸料模压工艺通过优化树脂流动控制、快速固化体系及自动化生产,实现了制件结构和成型周期的突破,显著提高了生产效率与材料利用率。 展开更多
关键词 汽车轻量化 碳纤维 碳纤维增强复合材料 成型技术
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CCF/LMPAEK复合材料棒材的制备及性能研究
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作者 关皓 王龙飞 +2 位作者 袁天一 谭洪生 许山山 《塑料科技》 北大核心 2025年第6期35-39,共5页
为了探讨不同带模比(R_(TD))对连续碳纤维增强低熔点聚芳醚酮(CCF/LMPAEK)复合材料棒材性能的影响,采用自行设计、组装的连续纤维增强热塑性复合材料棒材成型装置,以CCF/LMPAEK预浸带为原料,制备R_(TD)为85%、90%和95%的3种不同CCF/LMP... 为了探讨不同带模比(R_(TD))对连续碳纤维增强低熔点聚芳醚酮(CCF/LMPAEK)复合材料棒材性能的影响,采用自行设计、组装的连续纤维增强热塑性复合材料棒材成型装置,以CCF/LMPAEK预浸带为原料,制备R_(TD)为85%、90%和95%的3种不同CCF/LMPAEK棒材,并对CCF/LMPAEK棒材的弯曲性能、动态力学性能以及孔隙率进行表征。结果表明:随着R_(TD)的增加,棒材的弯曲强度(σ_(f))和弯曲模量(E_(f))显著提高。R_(TD)为95%的棒材σ_(f)达到686.3 MPa,E_(f)达到45.5 GPa,相比R_(TD)为90%的棒材,分别提升23%和21%。动态热机械分析(DMA)显示,随着R_(TD)的增加,棒材的储能模量(E')和玻璃化转变温度(T_(g))增大。当R_(TD)为90%时,棒材的E'为11933.7 MPa;当R_(TD)为95%时,E'为12760.5 MPa,相比R_(TD)为90%的棒材提高7%。3种棒材的T_(g)分别为440.5、440.6、441.7 K,相比纯LMPAEK,分别提升14.3、14.4、15.5 K,这表明该棒材具有良好的耐热性,在较高温度下仍能够保持良好的力学性能。此外,随着R_(TD)的增加,棒材的孔隙率下降,当R_(TD)为95%时,棒材表面光滑,其孔隙率仅为1.82%。 展开更多
关键词 连续碳纤维 低熔点聚芳醚酮 棒材 带模比
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碳纤维增强热塑性复合材料激光原位成型工艺调控研究进展
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作者 任毅 虞筱琛 +1 位作者 祝颖丹 陈刚 《塑料工业》 北大核心 2025年第2期6-12,51,共8页
碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内... 碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内外激光原位成型技术研究的基础上,讨论了激光加热温度、压辊压力、成型速度等工艺对热塑性复合材料成型性能和缺陷的影响规律,最后对其发展趋势进行了总结和展望。总体而言,目前国内外针对热塑性复合材料激光原位成型工艺多为试验研究,有待开展多工艺参数耦合协同仿真分析及复杂曲面成型工艺研究,为激光原位成型工程应用发展提供支撑。 展开更多
关键词 碳纤维增强热塑性复合材料 激光原位成型 工艺参数 调控
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石墨烯的功能化改性及其在碳纤维复合材料界面改性中的应用研究进展
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作者 陈琪 刘东 +3 位作者 颜春 祝颖丹 张毅 韩宇 《塑料工业》 北大核心 2025年第6期22-30,共9页
界面相是复合材料中基体相和增强相之间传递应力的重要桥梁,石墨烯作为一种具有优异力学性能的二维材料,可有效提高碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的界面性能。但石墨烯的比表面积大、易团聚,通过功能化改性提高其分散性、相容性和物... 界面相是复合材料中基体相和增强相之间传递应力的重要桥梁,石墨烯作为一种具有优异力学性能的二维材料,可有效提高碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的界面性能。但石墨烯的比表面积大、易团聚,通过功能化改性提高其分散性、相容性和物理化学活性是实现理想界面改性效果的重要前提。本文对石墨烯的功能化改性及其在CFRP界面增强增韧改性中的应用研究进行了综述,首先详细介绍了石墨烯化学和物理功能化改性方法及研究成果,这些方法有效改善了石墨烯的分散性,然后综述了功能化石墨烯改性CFRP界面性能的最新研究现状,主要包含沉积法、浸渍法以及化学接枝法等研究成果,这些方法可以有效改善CFRP的界面性能并提高其使用寿命,最后指出了石墨烯改性CFRP界面性能研究的不足,并对未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 功能化石墨烯 碳纤维复合材料 界面改性 界面性能 石墨烯改性
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超声参数对6061铝合金/CF-PEEK异质接头的力学性能及Al—O—C键形成规律的影响
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作者 李一楠 龙鹏宇 +2 位作者 王进 郭皓 孟庆正 《塑料工业》 北大核心 2025年第4期86-96,共11页
针对铝合金(6061)/碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料异质接头化学键结合弱和性能差的问题,本文采用超声波辅助热压焊接方法链接6061与CF-PEEK,通过调控界面的机械嵌合以及化学键合效果从而提高异质接头的连接性能。6061表面制备微... 针对铝合金(6061)/碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料异质接头化学键结合弱和性能差的问题,本文采用超声波辅助热压焊接方法链接6061与CF-PEEK,通过调控界面的机械嵌合以及化学键合效果从而提高异质接头的连接性能。6061表面制备微纳氧化层,增加铝合金表面机械嵌合能力,阳极氧化参数为30℃、50 V、20 min时获得的微纳氧化层最适合与CF-PEEK连接。通过超声波辅助热压焊接可实现二者连接,且随着Al—O—C键生成量的增加6061/CF-PEEK接头性能得到提升。接头形貌、力学性能和X射线光谱分析(XPS)结果显示,440℃、0.3 MPa、15 s时接头成型较好,CF-PEEK下塌量平均为0.035 mm,剪切强度最大达到33.00 MPa,界面失效模式为内聚失效,此时Al—O—C键含量最高。针对异质材料接头化学键弱和性能差的问题,本文创新性的采用超声波辅助热压焊连接,在6061表面制备微纳氧化层改善性能,增强化学键合的程度,最终实现异质接头结合强度的提升。经实验与参数优化,获可行工艺方案及最佳参数组合,为其在多领域应用奠定了可行性的理论基础,有望突破传统局限,对推动高性能复合材料的应用及在产业升级方面都具有重要的理论价值与应用价值。 展开更多
关键词 铝合金/碳纤维增强聚醚醚酮 超声辅助热压焊 阳极氧化 Al—O—C键 接头强度
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