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Z-pin增强复合材料层合板高速冲击响应分析
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作者 陈龙灿 马一凡 +5 位作者 王珺 许英杰 李光熙 穆朋刚 张迪 尹世毅 《火箭推进》 北大核心 2026年第1期145-156,共12页
为了研究高速冲击下Z-pin增强碳纤维树脂基复合材料层合板的抗冲击性能,建立了一种针对高速冲击下Z-pin增强碳纤维树脂基复合材料层合板动态力学响应和损伤扩展的渐进损伤模型。该模型应用Hashin和Hou失效准则来预测纤维和基体损伤的萌... 为了研究高速冲击下Z-pin增强碳纤维树脂基复合材料层合板的抗冲击性能,建立了一种针对高速冲击下Z-pin增强碳纤维树脂基复合材料层合板动态力学响应和损伤扩展的渐进损伤模型。该模型应用Hashin和Hou失效准则来预测纤维和基体损伤的萌生;采用零厚度内聚区模型在仿真中描述Z-pin的桥接效应和复合材料层间的损伤行为。使用VUMAT子程序编写相应的失效准则与损伤演化方法,在有限元软件Abaqus中完成了复合材料层合板高速冲击的数值仿真分析,通过有限元模型预测得到损伤区域形貌、层间分层的损伤分布均与试验结果较好吻合,验证了该模型的有效性。进一步研究不同铺层顺序、不同冲击位置下,Z-pin对于碳纤维树脂基复合材料的抗冲击性能的改善情况。研究结果表明,[0/45/90/-45]_(4s)铺层顺序的Z-pin增强层合板的承载力更大、抗冲击性更好。 展开更多
关键词 复合材料 z-pin 高速冲击 分层 有限元分析
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z-pin增强复合材料T型接头层间性能的建模与分析 被引量:13
2
作者 李成虎 燕瑛 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期152-157,共6页
提出了基于z-pin桥联力试验的z-pin增强复合材料T型接头层间性能的模拟方法。每根z-pin的作用有两部分:增加了分层的张开阻力与剪切阻力。在有限元模拟中通过在相应的节点上加两个方向(竖直方向和水平方向)的非线性弹簧模拟张开阻力和... 提出了基于z-pin桥联力试验的z-pin增强复合材料T型接头层间性能的模拟方法。每根z-pin的作用有两部分:增加了分层的张开阻力与剪切阻力。在有限元模拟中通过在相应的节点上加两个方向(竖直方向和水平方向)的非线性弹簧模拟张开阻力和剪切阻力。通过张开型z-pin桥联力试验和剪切型z-pin桥联力试验得到两条力-位移曲线,再把曲线各自赋予到所有竖直非线性弹簧和水平非线性弹簧,从而模拟z-pin对复合材料T型接头层间性能的增强效果。在T型接头拉拔试验模拟分析中,研究了不同跨距和不同z-pin间距对拉拔力的影响。模拟分析表明跨距对拉脱位移影响较大,z-pin间距对最大拉拔力影响较大。 展开更多
关键词 z-pin 复合材料 z-pin桥联力 张开型 剪切型 非线性弹簧
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Z-pin植入参数对X-Cor夹层复合材料力学性能的影响 被引量:14
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作者 郝继军 张佐光 +2 位作者 张蕾 李敏 孙志杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期763-768,共6页
X-Cor夹层复合材料是一种新型的Z-pin增强泡沫夹层结构,具有突出的比强度、比刚度。采用热压成型工艺,在不同的Z-pin植入参数下制备了X-Cor夹层复合材料,并对这种结构材料的平压和剪切力学性能进行了研究,考察了植入角度、植入密度、植... X-Cor夹层复合材料是一种新型的Z-pin增强泡沫夹层结构,具有突出的比强度、比刚度。采用热压成型工艺,在不同的Z-pin植入参数下制备了X-Cor夹层复合材料,并对这种结构材料的平压和剪切力学性能进行了研究,考察了植入角度、植入密度、植入方向等参数的影响规律。结果表明,Z-pin植入参数对X-Cor夹层复合材料的平压性能和剪切性能影响显著。X-Cor夹层复合材料平压性能随Z-pin植入角度和植入密度的增大而增加,植入角度达到90°时,X-Cor夹层复合材料平压强度及模量最大;剪切性能随Z-pin植入角度的增大而减小,实验范围内,植入角度为45°时,剪切强度和模量最大;同时,X桁架的植入方向对剪切性能也有很大影响,相同Z-pin植入密度下,沿试样长度方向植入的X桁架含量增加时,夹层复合材料的剪切模量增加;X-Cor夹层复合材料的平压性能和剪切性能随Z-pin植入角度的变化规律相反,Z-pin植入角度在60°~70°之间时,X-Cor夹层复合材料平压性能与剪切性能均达到较高值。 展开更多
关键词 复合材料 夹层结构 力学性能 热压成型 z-pin
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Z-pin参数对复合材料T型接头拉脱承载能力的影响 被引量:11
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作者 李梦佳 陈普会 +3 位作者 孔斌 彭涛 姚正兰 邱学仕 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期571-578,共8页
利用二维平面应变模型对Z-pin增强T型接头试样进行失效分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元模拟Z-pin的增强作用,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得,数值结果与试验值吻合较... 利用二维平面应变模型对Z-pin增强T型接头试样进行失效分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元模拟Z-pin的增强作用,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得,数值结果与试验值吻合较好。在已验证有限元方法的基础上,研究了Z-pin直径、密度及植入角度等对T型接头拉脱承载能力的影响。结果表明:Z-pin增强可显著提高T型接头的拉脱承载能力,与未Z-pin增强的T型接头相比,Z-pin增强明显延缓了掉载;T型接头的拉脱承载能力随Z-pin直径和密度的增加而增大,随植入角度的增大而减小;在所研究的角度范围内,当植入角度为60°时,T型接头的拉脱承载能力最好;Z-pin直径和密度对拉脱承载能力的影响远比植入角度的影响显著。 展开更多
关键词 复合材料 T型接头 z-pin 非线性弹簧 桥联律
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Z-pin增强复合材料层合板拉伸性能的试验研究及模拟分析 被引量:8
5
作者 李成虎 燕瑛 +2 位作者 崔玉波 齐德胜 温永海 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2435-2441,共7页
针对Z-pin增强复合材料层合板的拉伸性能进行了试验研究及模拟分析。拉伸试验研究了3种铺层方式的层合板:[0]6;[90]12;[45/0/-45/90]2S。模拟分析将根据引入Z-pin造成的复合材料层合板微观结构变化建立单胞模型来进行,通过调整单元材料... 针对Z-pin增强复合材料层合板的拉伸性能进行了试验研究及模拟分析。拉伸试验研究了3种铺层方式的层合板:[0]6;[90]12;[45/0/-45/90]2S。模拟分析将根据引入Z-pin造成的复合材料层合板微观结构变化建立单胞模型来进行,通过调整单元材料坐标系的1方向来模拟Z-pin周边纤维偏转。通过试验研究和模拟分析得出了Z-pin对3种层合板拉伸强度的影响程度。研究表明Z-pin引入造成的面内纤维含量降低(由树脂富裕区引起)和纤维方向偏转(包括纤维面内偏转和厚度方向卷曲)是层合板拉伸性能降低的主要原因。通过模拟分析进一步得出:对于[0]6铺层层合板,Z-pin插入引起的纤维面内偏转是面内拉伸强度降低的主要因素;对于准各向同性层合板,Z-pin插入产生的树脂富裕区(降低了纤维含量)是面内拉伸强度降低的主要因素。 展开更多
关键词 z-pin 层合板 拉伸性能 单胞 偏转
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Z-pin增强复合材料层合板断裂韧性试验研究 被引量:20
6
作者 郑锡涛 李泽江 杨帆 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期180-188,共9页
针对Z-pin增强复合材料层合板,开展了断裂韧性的试验研究。研究选取了3种Z-pin直径(0.28、0.52、0.80 mm)且每种直径下分别以3种分布形式(5×5、8×8、10×10)排布Z-pin的增强方式,为了确定比较基准,试验中同时测试了不含Z-... 针对Z-pin增强复合材料层合板,开展了断裂韧性的试验研究。研究选取了3种Z-pin直径(0.28、0.52、0.80 mm)且每种直径下分别以3种分布形式(5×5、8×8、10×10)排布Z-pin的增强方式,为了确定比较基准,试验中同时测试了不含Z-pin的复合材料层合板试样。通过Z-pin拔出试验测试了3种直径Z-pin从基体拔出过程中的载荷-位移关系。利用双悬臂梁试验和端部开口弯曲试验分别测试了不含Z-pin和含Z-pin试样的Ⅰ型断裂应变能释放率G_(ⅠC)、Ⅱ型断裂应变能释放率G_(ⅡC)。试验结果表明:与不含Z-pin的结构相比,Z-pin增强试样的Ⅰ型断裂应变能释放率G_(ⅠC)增大了83%~1110%,Ⅱ型断裂应变能释放率G_(ⅡC)增大了23%~438%;在相同Z-pin体积含量下,与增大Z-pin直径相比,增大Z-pin分布密度能更有效地提高复合材料层合板的断裂韧性。 展开更多
关键词 z-pin增强 Ⅰ型断裂 Ⅱ型断裂 应变能释放率 断裂韧性
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z-pin增韧复合材料层合板低速冲击损伤过程研究 被引量:19
7
作者 滕锦 李斌太 庄茁 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2006年第A01期209-216,共8页
从z-pin增韧复合材料层合板低速冲击实验出发,考虑了复合材料层合板在受低速冲击时的分层及基体开裂等四种损伤形式,引入适当的损伤判据,对T300/3234碳纤维树脂基复合材料层合板的低速冲击损伤过程进行有限元模拟。结果表明,采用碳纤维... 从z-pin增韧复合材料层合板低速冲击实验出发,考虑了复合材料层合板在受低速冲击时的分层及基体开裂等四种损伤形式,引入适当的损伤判据,对T300/3234碳纤维树脂基复合材料层合板的低速冲击损伤过程进行有限元模拟。结果表明,采用碳纤维钉z-pin增韧使得冲击后层间分层区域面积减小50%左右,有限元结果与实验数据吻合。 展开更多
关键词 z-pin增韧 低速冲击损伤 分层 有限元模拟 失效准则
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斜缝与Z-pin混合增强泡沫夹层复合材料力学性能实验研究 被引量:10
8
作者 季苏东 李敏 +2 位作者 孙志杰 张佐光 王旭 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期87-93,共7页
结合斜缝合增强和Z-pin增强2种方法,采用混合增强方法制备泡沫夹层结构,并对这种结构材料的平压、平拉和剪切力学性能进行了实验研究,考察了不同混合比例对其力学性能和破坏模式的影响。结果表明,夹层结构中,随着Z-pin比例的增加,压缩... 结合斜缝合增强和Z-pin增强2种方法,采用混合增强方法制备泡沫夹层结构,并对这种结构材料的平压、平拉和剪切力学性能进行了实验研究,考察了不同混合比例对其力学性能和破坏模式的影响。结果表明,夹层结构中,随着Z-pin比例的增加,压缩强度和模量增大;随着斜缝合比例的增加,拉伸强度、模量以及剪切强度增大;但不同混合增强试样的剪切模量差别不大。 展开更多
关键词 复合材料 夹层结构 力学性能 混合增强 z-pin 斜缝合
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采用Z-Pin增强体的3D炭/炭复合材料层间断裂行为(英文) 被引量:6
9
作者 韩立军 李铁虎 +2 位作者 刘建军 邱海鹏 丁海英 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 2004年第2期97-102,共6页
 采用炭纤维平纹织物和精细Z pin制备了新型3D炭纤维预制件,炭基体采用等温化学气相沉积和高温煤沥青高压浸渍炭化制备。短梁剪切试验和开口拉剪试验用来表征Z pin增强体对剪切破坏模式的影响。短梁剪切失效模式为假塑性,而拉剪失效模...  采用炭纤维平纹织物和精细Z pin制备了新型3D炭纤维预制件,炭基体采用等温化学气相沉积和高温煤沥青高压浸渍炭化制备。短梁剪切试验和开口拉剪试验用来表征Z pin增强体对剪切破坏模式的影响。短梁剪切失效模式为假塑性,而拉剪失效模式为非假塑性破坏。分析了产生此现象的机制,短梁剪切假塑性失效由炭/炭复合材料叠层中纤维束内、纤维束间和叠层间微裂纹扩展形成,而产生拉剪失效的单一层间裂纹扩展不引起宏观假塑性现象。采用Z pin作为提高层间剪切强度的增强体间隔1.5mm比间隔2.5mm可提高剪切强度40%~50%,该技术将成为3D炭/炭复合材料预制体制备更为先进的技术。 展开更多
关键词 z-pin增强体 3D炭/炭复合材料 层间断裂 层问破坏 似塑性
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Z-pin增强复合材料Ⅰ型断裂韧性数值分析 被引量:8
10
作者 杨帆 郑锡涛 +1 位作者 李亚智 焦晓辉 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期163-168,共6页
采用细观力学方法以及虚拟裂纹闭合法(VCCT)对含有Z-pin增强复合材料双悬臂梁(DCB)结构Ⅰ型断裂韧性进行了研究。利用有限元法建立了结构模型,采用实体单元模拟复合材料层压板结构和非线性弹簧元模拟Z-pin。通过计算应变能释放率对含有... 采用细观力学方法以及虚拟裂纹闭合法(VCCT)对含有Z-pin增强复合材料双悬臂梁(DCB)结构Ⅰ型断裂韧性进行了研究。利用有限元法建立了结构模型,采用实体单元模拟复合材料层压板结构和非线性弹簧元模拟Z-pin。通过计算应变能释放率对含有不同体积分数Z-pin的复合材料层压板Ⅰ型断裂韧性与不含Z-pin的复合材料层压板Ⅰ型断裂韧性进行了对比分析。研究表明,含有Z-pin增强复合材料双悬臂梁(DCB)结构Ⅰ型断裂韧性在裂纹扩展过程中受到Z-pin桥联作用的影响而显著增强,且其增强效果与Z-pin的体积分数、处在桥联区的Z-pin数目均相关,这表明Z-pin增强方法能够有效提高复合材料层压板的分层扩展阻力。 展开更多
关键词 复合材料 z-pin Ⅰ型断裂 虚拟裂纹闭合法
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Z-pin增强树脂基复合材料单搭接连接性能 被引量:7
11
作者 董晓阳 李勇 +2 位作者 张向阳 肖军 李吻 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1302-1310,共9页
为提高复合材料单搭接头的连接性能,制备了不同参数的Z-pin增强单搭接头,通过拉伸试验,研究了Z-pin体积分数、直径以及植入角度对单搭接头连接性能的影响规律,分析了Z-pin对单搭接头性能的增强机理.结果表明Z-pin能明显提高复合材料单... 为提高复合材料单搭接头的连接性能,制备了不同参数的Z-pin增强单搭接头,通过拉伸试验,研究了Z-pin体积分数、直径以及植入角度对单搭接头连接性能的影响规律,分析了Z-pin对单搭接头性能的增强机理.结果表明Z-pin能明显提高复合材料单搭接头的连接性能:植入角度为90°、Z-pin直径为0.5 mm时,在0%~3.0%体积分数范围内,单搭接头强度随着Z-pin体积分数的增加呈线性增加,含3.0%Z-pin的接头剪切强度为16.76 MPa,比无Z-pin的接头强度提高了33.2%;Z-pin体积分数为1.5%、植入角度为90°时,Z-pin直径变化对单搭接头强度影响不大;含Z-pin体积分数为1.5%、直径为0.5 mm时,随着Z-pin植入角度(背离搭接末端)的增加,单搭接头强度先增加后下降,失效模式从Z-pin拔出失效转变为Z-pin剪断失效;在植入角度为40°时,剪切强度最大(21.04 MPa),比无Z-pin的接头剪切强度提高了67.1%.Z-pin植入角度(倾向于搭接末端)对单搭接头强度无影响. 展开更多
关键词 树脂基复合材料 单搭接头 z-pin增强 连接性能 拉伸试验
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搭接长度对Z-pins增强陶瓷基复合材料接头连接性能的影响 被引量:7
12
作者 陶永强 矫桂琼 +1 位作者 王波 常岩军 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期593-598,共6页
本文对搭接长度分别为15mm,20mm,23mm,37mm,60mm的Z-pins增强陶瓷基复合材料接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究和数值模拟。试验结果表明接头的最终失效形式有两种:(1)搭接长度大于、等于20mm的接头由搭接板断裂而失效;(2)... 本文对搭接长度分别为15mm,20mm,23mm,37mm,60mm的Z-pins增强陶瓷基复合材料接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究和数值模拟。试验结果表明接头的最终失效形式有两种:(1)搭接长度大于、等于20mm的接头由搭接板断裂而失效;(2)搭接长度等于15mm的接头由搭接面的脱胶而失效。在搭接长度为20mm^60mm之间,接头的最大破坏载荷与搭接长度之间呈线性关系变化。采用有限元的方法对搭接接头的破坏过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,进而得到了介于上述两种破坏模式之间的搭接接头的搭接长度。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料(CMC) 接头 z-pinS 搭接长度 连接性能
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Z-pin增强复合材料帽型单加筋板弯曲性能 被引量:6
13
作者 李吻 李勇 +2 位作者 还大军 褚奇奕 肖军 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3843-3852,共10页
针对复合材料帽型加筋壁板结构弯曲承载性能差的缺点,采用Z-pin增强技术提高弯曲承载性能。为研究Z-pin直径、体积分数、增强区长度对复合材料帽型加筋壁板弯曲性能的影响,制备了不同参数的Z-pin增强帽型加筋壁板试样并开展三点弯曲试验... 针对复合材料帽型加筋壁板结构弯曲承载性能差的缺点,采用Z-pin增强技术提高弯曲承载性能。为研究Z-pin直径、体积分数、增强区长度对复合材料帽型加筋壁板弯曲性能的影响,制备了不同参数的Z-pin增强帽型加筋壁板试样并开展三点弯曲试验,对Z-pin增强机理及试样失效机制进行了分析。结果表明:随着体积分数的增加,由于Z-pin的桥联作用,Z-pin增强帽型加筋壁板弯曲性能提高,同时由于Z-pin植入产生的损伤增加,通过理论分析得到当Z-pin体积分数为2.6%时,弯曲峰值力达到最大值6.1kN;Z-pin直径对帽型加筋壁板弯曲峰值力影响不显著;当Z-pin增强区长度为总长度的48%时,Z-pin增强帽型加筋壁板弯曲峰值力与全部植入Z-pin时基本相当。 展开更多
关键词 树脂基复合材料 帽型加筋壁板 z-pin 连接性能 三点弯曲
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Z-pin点阵分布对层合板面内压缩性能的影响 被引量:5
14
作者 张向阳 李勇 +2 位作者 褚奇奕 肖军 董晓阳 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期195-202,共8页
Z-pin三维增强技术能显著提高层合板层间性能,但会一定程度上引起层合板面内性能劣化。本文着重研究Zpin植入点阵分布对层合板的面内性能的影响,设计加工了在层合板中植入一定体积分数不同点阵分布的Z-pin增强层合板试样,并进行了面内... Z-pin三维增强技术能显著提高层合板层间性能,但会一定程度上引起层合板面内性能劣化。本文着重研究Zpin植入点阵分布对层合板的面内性能的影响,设计加工了在层合板中植入一定体积分数不同点阵分布的Z-pin增强层合板试样,并进行了面内压缩性能测试,获得了Z-pin的点阵分布对层合板面内压缩强度的影响规律,并利用有限元软件分析了Z-pin点阵分布对面内压缩强度的影响机制。研究表明,Z-pin的植入降低面内压缩强度的原因是其破坏了层合板中的部分承载纤维,层合板的压缩强度与垂直于加载方向截面上的Z-pin分布数量成反比;在层间增强要求允许条件下,Z-pin应尽量平行于面内载荷的承载方向植入。 展开更多
关键词 z-pin增强层合板 点阵分布 压缩强度 劣化 影响规律
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复合材料z-pin增强技术研究现状 被引量:16
15
作者 冯波 王晓洁 惠雪梅 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期82-85,共4页
简要介绍了复合材料三维增强的方法及优缺点,重点综述复合材料z-pin增强技术的国内外研究现状及其应用技术。同时,对今后z-pin增强技术的发展提供了一些建议。
关键词 三维增强 z-pin增强技术 层间断裂韧性 面内机械性能
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Z-pin/缝合对复合材料T型接头剪切承载能力的影响 被引量:6
16
作者 孔斌 陈普会 +3 位作者 李梦佳 彭涛 姚正兰 邱学仕 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期834-842,共9页
利用三维有限元模型对Z-pin/缝合增强试验件进行有限元分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元来模拟Z-pin/缝合的增强机制,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得。通过与试验结果... 利用三维有限元模型对Z-pin/缝合增强试验件进行有限元分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元来模拟Z-pin/缝合的增强机制,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得。通过与试验结果的对比发现,由于未进行界面增强的T型结构的剪切承载能力已较高,Zpin/缝合增强较难提高T型接头的剪切承载能力。从少数几种可提高T型接头的剪切承载能力的增强方案中可看到,应选择拉伸强度较高而拉伸模量较低的缝线来进行T型接头剪切界面增强设计。 展开更多
关键词 复合材料 T型接头 z-pin 缝合 非线性弹簧
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碳纤维/酚醛树脂体系Z-pin加捻拉挤工艺及其性能 被引量:6
17
作者 张向阳 李勇 +1 位作者 褚奇奕 李吻 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1638-1644,共7页
为了解决碳纤维/酚醛树脂体系Z-pin拉挤制品中的孔隙缺陷,实现耐烧蚀复合材料三维增强体的制备,在分析孔隙的形成与酚醛树脂的固化过程基础上,利用纤维加捻提高酚醛树脂固化压力进而改善Z-pin中的孔隙缺陷.研究表明:一定范围内,随着纤... 为了解决碳纤维/酚醛树脂体系Z-pin拉挤制品中的孔隙缺陷,实现耐烧蚀复合材料三维增强体的制备,在分析孔隙的形成与酚醛树脂的固化过程基础上,利用纤维加捻提高酚醛树脂固化压力进而改善Z-pin中的孔隙缺陷.研究表明:一定范围内,随着纤维捻度的增加,孔隙缺陷的尺寸与数量明显减少,Z-pin中树脂质量分数及可植入深度逐渐降低,而Z-pin抗压性能先提高后降低;碳纤维捻度为80捻/m时,Z-pin制品质量较好,树脂质量分数约为32%,可满足后续超声植入,常温下最大植入深度可达10mm. 展开更多
关键词 碳纤维 酚醛树脂 z-pin拉挤 加捻 力学性能
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Z-pin增强复合材料帽型加筋壁板接头拉伸性能 被引量:4
18
作者 李吻 李勇 +2 位作者 还大军 褚奇奕 陈浩然 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期2003-2012,共10页
为了提高复合材料帽型加筋壁板结构中筋条与蒙皮界面处的连接强度,引入Z-pin三维增强技术。制备了Zpin增强帽型接头试样,并对其进行拉伸试验,研究Z-pin对帽型接头界面增强机理及不同Z-pin体积分数、直径及加载跨距对筋条与蒙皮界面处连... 为了提高复合材料帽型加筋壁板结构中筋条与蒙皮界面处的连接强度,引入Z-pin三维增强技术。制备了Zpin增强帽型接头试样,并对其进行拉伸试验,研究Z-pin对帽型接头界面增强机理及不同Z-pin体积分数、直径及加载跨距对筋条与蒙皮界面处连接性能的影响规律。结果表明:Z-pin直径为0.5mm、植入角度为90°时,在体积分数0%~1.0%范围内,Z-pin增强帽型接头拉伸强度随着体积分数的增加而增加,增长趋势随体积分数增加而减缓,含1.0%Zpin增强帽型接头比未增强接头强度提高了31.2%,在体积分数1.0%~1.5%范围内,Z-pin增强帽型接头拉伸强度呈降低趋势;Z-pin直径对帽型接头拉伸强度影响不显著;随着加载跨距的增加,含0.5%(直径0.5mm)Z-pin增强帽型接头伴随有失效模式转变,拉伸强度呈现降低趋势。 展开更多
关键词 树脂基复合材料 帽型接头 z-pin 连接性能 拉伸试验
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Z-pin增强对泡沫夹层结构弯曲和振动性能的影响 被引量:5
19
作者 杜龙 矫桂琼 +1 位作者 黄涛 李朝光 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期741-745,共5页
通过试验研究了Z-pin增强泡沫夹层结构的弯曲性能,与未增强材料进行比较.提出采用树脂Z-pin对泡沫夹层结构进行横向增强,比较了碳pin和树脂pin的不同增强效果.结果表明,横向增强能够极大地改善泡沫夹层结构的弯曲性能,树脂pin的增强作... 通过试验研究了Z-pin增强泡沫夹层结构的弯曲性能,与未增强材料进行比较.提出采用树脂Z-pin对泡沫夹层结构进行横向增强,比较了碳pin和树脂pin的不同增强效果.结果表明,横向增强能够极大地改善泡沫夹层结构的弯曲性能,树脂pin的增强作用虽然弱于碳pin,但同样具有明显的增强效果.在此基础上,基于Z-pin增强泡沫夹芯的力学性能,对夹层结构的弯曲刚度和弯曲最大破坏载荷进行预测.最后考察了增强Z-pin各参数对泡沫夹层结构自振频率的影响,为其在航空航天等振动结构中通过合理的阻尼设计达到调频的目的打下基础. 展开更多
关键词 夹层复合材料 z-pin增强 力学性能
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Z-pin植入对二维机织复合材料层合板力学性能影响的数值模拟 被引量:11
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作者 张涛涛 周洪 +1 位作者 史文华 燕瑛 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期295-303,共9页
针对植入Z-pin后的碳纤维增强平纹机织复合材料的微观结构,建立了含Z-pin机织复合材料单层板和层合板的单胞模型。预测了Z-pin直径、分布间隔对单层板的面内纵向拉伸力学性能的影响,发现含有Z-pin的机织复合材料单胞在受面内拉伸时,会在... 针对植入Z-pin后的碳纤维增强平纹机织复合材料的微观结构,建立了含Z-pin机织复合材料单层板和层合板的单胞模型。预测了Z-pin直径、分布间隔对单层板的面内纵向拉伸力学性能的影响,发现含有Z-pin的机织复合材料单胞在受面内拉伸时,会在Z-pin附近出现应力集中,单胞首先会在应力集中区域发生失效而导致强度降低。通过三维单胞模型模拟了Z-pin在层合板中拉出脱离的过程,得出了不同Z-pin直径、不同分离层厚度下的拉拔力-位移曲线。建立了用非线性弹簧模拟Z-pin的双悬臂梁(DCB)模型,结合虚拟裂纹闭合技术(VCCT),模拟了含有Z-pin复合材料层合板的Ⅰ型裂纹扩展,结果表明:Z-pin直径越大,分布越密,层合板的等效Ⅰ型应变能释放率GIC越大,且直径越大,GIC随裂纹扩展的波动幅度越大,分布越密,GIC波动的波长越小。 展开更多
关键词 z-pinS 机织复合材料 单胞模型 面内力学性能 非线性弹簧元 双悬臂梁 Ⅰ型层间韧性
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