关键词： 聚氨酯   催化剂   水玻璃模数   煤矿堵水  

摘要： 随着煤矿开采力度加大,突水、动水等灾害严重影响施工人员的安全,注浆堵水材料发挥着重要的作用。采用水玻璃对聚氨酯改性,制备合成聚氨酯/水玻璃(PU/WG)复合注浆材料。探究催化剂[二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、二甲基苄胺(BDMA)、二甲胺基乙氧基乙醇(DMAEE)]对复合材料固化时间和最高反应温度的影响,得到其最佳配方为DBTDL∶BDMA=1∶1(总含量为0.2%)。同时,通过力学性能、最高反应温度等参数探究不同水玻璃模数对PU/WG复合材料的影响,得到水玻璃模数为2.31的效果最好,并对其进行抗老化性能、水质影响、渗透系数等测试,结果表明其均符合最新行业安全标准AQ/T 1087—2020《煤矿堵水用高分子材料》,PU/WG复合材料在煤矿堵水方面有潜在应用前景。

关键词： 自动铺放   复合材料   工艺参数   厚度   孔隙率  

摘要： 为了探究铺放厚度对层合板孔隙率的影响,用正交法进行了不同厚度的铺放试验。结果表明:相同厚度铺放时孔隙率随铺放压力和铺放温度的增大先降后升;随铺放速率的增加而上升;当铺放压力为500N、铺放温度为45℃、铺放速率为3m/min时孔隙率最低。不同厚度铺放时在相同的铺放参数下,厚的层合板孔隙率高于薄的层合板。用正交试验数据进行多元非线性拟合,得到铺放工艺参数、铺放厚度、孔隙率的数学模型,验证了数学模型的有效性和可行性,对实际应用有一定的参考意义与价值。

关键词： 浇铸尼龙   原位改性   复合材料   增强   增韧  

摘要： 为了提高单体浇铸尼龙6(MCPA6)的综合性能,在MCPA6合成体系中添加乙烯-辛烯共聚物(POE)、聚氨酯包覆空心玻璃微珠(TPU@HGM)进行原位改性,制备了MCPA6/POE和MCPA6/POE/TPU@HGM复合材料,研究POE及POE/TPU@HGM对材料结构和性能的影响。傅里叶变换红外光谱表征结果显示合成的聚合物为MCPA6。力学性能测试结果表明,POE加入可提高材料的断裂伸长率和缺口冲击强度,但会降低拉伸强度;MCPA6/POE/TPU@HGM复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度与纯MCPA6相比分别提高了32.23%,110.07%,114.36%,实现了增强增韧的效果。POE和TPU@HGM的加入提高了复合材料分解温度和残炭率,热稳定性提高。此外,POE和TPU@HGM对复合材料中MCPA6的结晶有阻碍作用,使MCPA6的结晶温度降低、结晶速度减慢、结晶结构不完善、熔点降低。

关键词： 破片群   复合材料   损伤特性   抢修  

摘要： 对战斗部破片群作用下复合材料结构损伤规律进行了试验研究。以实际飞机复合材料部件为研究对象,开展了层压板、层压板加筋结构的战斗部地面静爆试验,采用无损检测方法对复合材料在高速冲击下的真实损伤情况进行了检测分析。检测结果表明,遭受单个破片高速冲击的层压板结构的主要损伤形式为破孔+周边分层+表面纤维撕裂,破孔尺寸与弹片尺寸相当,周边分层扩展面积约为破孔面积的1.13~5.00倍。最后,结合修理需求和强度分析结果,提出了修复建议。同样的冲击条件下,层压板结构剩余强度下降比加筋壁板结构的更明显,但从服役的角度看,可能会出现加筋壁板结构剩余承载能力低于极限强度,而层压板结构可采取不修或简单贴补等恢复结构完整性后继续使用的现象。

关键词： 胶原纤维   硅烷   聚氯乙烯   抗蠕变性   回弹性   界面相容性  

摘要： 胶原纤维(CF)的三维多层级结构具有对聚氯乙烯(PVC)进行高弹抗蠕变改性的天然优势,但亲水性的CF难以与疏水性的PVC有效相容,这限制了CF对PVC的改性效果。本文用氨基硅烷偶联剂(APTES)制备得到改性CF(M-CF),并用场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和动态热机械分析仪等研究了M-CF的结构转变规律及M-CF/PVC的结构、蠕变行为和断裂行为。结果表明:APTES能在提高CF疏水性的同时,与PVC分子链形成离子键和共价键,从而显著改善CF与PVC的界面相容性。此外,APTES改性能充分打开M-CF的三维多层级结构,使PVC更好地渗入M-CF相区,并形成更多的作用位点。由此,PVC分子链的运动受到了明显抑制,M-CF/PVC的形变活化能较纯PVC提高了30.7%,蠕变寿命延长至纯PVC的80.5倍和CF/PVC的2.3倍,且可回复形变(11.50%)增至传统改性PVC的1.4倍以上。综上,CF与PVC相容性的提升使M-CF/PVC表现出了理想的高弹抗蠕变性。

关键词： 生物炭混凝土   纤维增强复合材料   轴压性能   极限应变   屈服应力  

摘要： 生物炭可作为一种轻骨料,部分掺入混凝土中可有效提供内固化及填充效应,成为一种潜在的碳捕捉和封存技术,但由于生物炭高孔隙率的微观结构,导致生物炭混凝土存在强度低、耐腐蚀性差及稳定性差等问题。本研究提出采用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束生物炭混凝土,开展GFRP管约束生物炭混凝土的轴压性能试验研究,设计参数主要包括:GFRP管的厚度(层数)、生物炭掺量及生物炭吸水率,着重分析各试件的轴向应力-应变曲线、环向应变-轴向应变曲线、屈服应力、极限应变及环向断裂应变等指标。研究结果表明:在相同生物炭掺量及吸水率的前提下,GFRP管约束生物炭混凝土试件的极限抗压强度相对于未约束试件可提升490.4%~563.3%,约束试件的极限应变也大幅提升,且约束试件屈服应力、应变远远大于未约束试件的屈服应力、应变,说明GFRP管的约束有效提高了生物炭混凝土的强度及变形能力;随着生物炭掺量的增加,约束试件的屈服应力降低,但轴向极限应变增大;而生物炭吸水率的增加则导致约束试件的屈服荷载提高,但极限应变减小;GFRP管的层数增加,使得GFRP管约束生物炭混凝土的二次刚度提升,其环向应变-轴向应变曲线弹性段和二次刚度段无明显过渡点,说明GFRP管与生物炭混凝土协同工作性能良好。

关键词： CFRP型材   方钢管混凝土柱   数值分析   抗震性能   承载力  

摘要： 为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-方钢管混凝土柱的抗震性能,进行了3根CFRP-方钢管混凝土柱的低周往复荷载试验,以含钢率为变化参数阐述了其加载过程及破坏模式。应用ABAQUS有限元分析软件,在合理选用材料本构关系的基础上,建立数值分析模型,并通过与试验结果进行对比,验证了所建模型及其建模方法的准确性。通过建立大量精细化的数值模型,考虑了不同钢材屈服强度、混凝土抗压强度、含钢率、长细比以及是否内置CFRP型材等参数,研究其对组合柱荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、刚度、承载力等性能指标的影响规律。结果表明:新型组合柱的滞回曲线比较饱满,没有出现明显的捏缩现象,表现出良好的抗震性能;与普通方钢管混凝土柱相比,新型组合柱具有较好的延性、承载能力和耗能能力;混凝土抗压强度的改变对组合柱的极限承载力影响较小,其极限承载力会随着钢材屈服强度与含钢率的增大而显著提高,方钢管壁厚每增加1 mm,其极限承载力依次提高14.3%、8.3%,其耗能值依次提高14.3%、10.7%;当长细比由32.33增长至50.81时,其极限承载力与耗能值分别降低了41.2%、60.8%,因此建议应合理控制长细比的取值。

关键词： 蔡氏模量   不变量   复合材料   平均主刚度   主毯式曲线   虚拟单向板  

摘要： 复合材料各向异性及层状堆栈的特点使其分析过程中相比金属材料需要更多的工程常数输入和刚度等效计算,给复合材料的设计分析带来了较大的难度和计算量,蔡氏模量的引入为复合材料层压结构简化分析提供了新的思路。本文梳理了蔡氏模量、平均主刚度、厚度归一化、Trace归一化等概念和方法,通过对不同材料性能的分级统计,定义了具有一定工程普适性的虚拟单向板和主毯式曲线,验证了差异显著的碳纤维复合材料归一化刚度的相似性,主刚度方向数据变异系数小于3%。对机翼翼盒分别采用蔡氏模量估算材料模型和真实材料模型进行有限元分析,估算材料模型与真实材料模型所得到的机翼挠度与最大主应变偏差均小于1%,证实了蔡氏模量作为唯一工程常数在整体复合材料结构分析中的可行性。为结构初始设计阶段快速开展方案迭代提供了新的技术途径。

关键词： 高分子材料   聚苯胺   海绵  

摘要： 聚苯胺复合材料近年来成为导电高分子材料研究的热点。海绵作为基体,通过聚合法制备出了聚苯胺海绵复合材料。利用红外光谱分析证明复合材料制备成功。通过延长沉积时间和反复沉积聚合聚苯胺/海绵复合材料,通过SEM表征,发现聚苯胺在海绵上生长。在其他参数不变的情况下,随着聚苯胺聚合时间的延长或沉积次数的增多,海绵中聚苯胺生长越多,进而提升了聚苯胺/海绵复合材料的导电性能。

关键词： 复合材料   多损伤定位   方向算法  

摘要： 针对航空航天用碳纤维增强树脂基复合材料多损伤问题,研究一种损伤方向算法与椭圆轨迹算法相结合的损伤定位方法。首先,根据Lamb波在板中的传播特性,提出一种基于PZT结的损伤方向算法,运用方向算法找到Lamb波在损伤位置发生散射后的若干传播方向,再通过传播方向的交点来实现多损伤位置的初步判定。其次,运用椭圆轨迹算法,实现多损伤位置的进一步判定。最后,在碳纤维增强树脂基复合材料薄板上对该方法进行实验验证,选用希尔伯特黄变换的信号处理技术实现对损伤散射信号到达时间的提取。实验结果表明,该损伤定位方法能够对复合材料多损伤位置进行有效定位。