中文名 | 帘线增强橡胶复合材料的界面力学特性研究 | 依托单位 | 哈尔滨工业大学 |
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项目类别 | 面上项目 | 项目负责人 | 谢志民 |
批准号 | 10972068 [1] |
帘线增强橡胶复合材料广泛应用于轮胎及各种缓冲结构中,更好地了解界面性能并进行界面优化设计对改善制品性能具有重要意义。根据非理想界面条件,利用Kolosov常数,获得了横观各向同性材料中满足中性条件的界面参数。如果界面性能是按照一般不考虑热残余应力设计,当热残余应力存在时,那么增强相就不再是中性的。研究表明可以通过控制热残余应力来设计界面参数使增强相保持中性。在最近提出的等刚度杆结构界面研究基础上本研究发展了一种非等刚度杆构成的桁架结构界面模型。根据中性夹杂的概念,采用节点平均化的方法研究了界面刚度方法。研究表明,在等双轴拉伸特殊载荷条件下所有杆是等刚度的。对于帘线增强橡胶材料,等效杆的刚度只与橡胶材料模量相关,而与帘线无关。与等刚度杆结构界面相比,非等刚度杆构成的桁架结构界面模型更适于表征多组分材料界面,而且更易于用于界面性能设计。建立了帘线增强橡胶材料三维非线性有限元分析模型,分析了帘线结构对界面及复合材料性能的影响规律。利用帘线H-拔出、扫描电镜(SEM)分析和表面光电子能谱(XPS)分析等试验方法对帘线增强橡胶材料界面特性进行了表征研究。结果表明,加载速率对帘线在橡胶基体中滑移特征有较明显影响。结合XPS分析说明了尼龙帘线经过偶联剂处理后可显著提高界面粘接强度。本项研究丰富了橡胶复合材料界面性能研究。
帘线增强橡胶复合材料广泛应用于轮胎及各种缓冲结构中,它的界面性能极大地影响橡胶复合材料制品的使用性和耐久性,开展界面性能研究对于改善和提高产品质量具有重要意义。帘线增强橡胶材料不同于传统的树脂基复合材料,橡胶基体具有几乎不可压缩性和大变形非线性特性,而帘线又具有拉扭耦合特征,这使得其中的界面力学问题变得非常复杂。本申请拟以单向帘线增强橡胶材料为对象,通过对界面细观结构的表征和分析,建立界面结构的桁架结构分析模型,根据连续介质力学有限变形理论建立非线性边值问题。采用节点平均化的方法描述桁架结构与周围介质的接触,数值计算确定应力、应变场和位移场。基于多尺度均匀化方法,确定材料等效弹性性能,并与试验结果相互验证。通过帘线增强橡胶材料界面参数、帘线结构特征等因素与宏观力学特性的关联研究,揭示界面细观结构对柔性复合材料性能影响规律,建立界面参数的优化准则,为界面设计与新材料开发提供理论依据。
复合材料的发展和应用 增大字体 复位 复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加...
碳纤维增强复合材料300g价格362元。碳纤维增强复合材料300g具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好,以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高.以上价格来源于网络,仅供参考。希望我...
复合材料的特性:复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。
探讨了非石棉短纤维增强橡胶基密封复合材料(NAFC材料)的细观结构参数、组分力学性能与横向抗拉强度之间的关系,建立了基于横向抗拉强度的NAFC材料力学设计方法。以横向抗拉强度为指标,对增强纤维表面处理方法、材料的配方以及制备工艺参数进行了设计和优化。将力学设计方法应用于新型NAFC材料的开发,成功研制出一种高性能芳纶-玻璃混杂纤维增强橡胶基密封复合材料。所开发的NAFC材料的主要性能指标符合国家标准,部分性能优于国内外同类产品。研究结果验证了所建立的力学设计方法具有可行性。
综述了国内外界面改性增强塑木复合材料力学性能的研究进展,包括界面改性增强的作用机理、木纤维的表面改性、塑料的表面改性和添加界面相容剂等,并展望了塑木复合材料界面改性研究的未来趋势。
碳纤维增强铝基复合材料是一种重要的复合材料,因具有轻质、高强、良好的塑性和导热性,被认为是理想的功能材料和结构材料,可广泛应用于航天航空、军事和汽车工业等领域。碳纤维与铝基体的界面结合问题是碳纤维增强铝基复合材料制备过程中最重要也是最难控制的环节。本项目以碳纤维布增强铝基复合材料为研究对象,研究碳纤维布与铝基体凝固过程及塑性变形阶段的界面行为。利用同步辐射原位成像、数值模拟、高分辨透射电镜等手段表征凝固过程中碳纤维与铝基体的界面反应、界面形貌及反应产物,研究电磁场、压力场及表面处理对界面行为的影响机制,研究固态变形过程中界面结构的协同变形机制。掌握碳纤维与铝基体结合过程中界面的形成和演变规律,并深入阐释界面形成的热力学和动力学机制。在此基础上,解决铝熔体对碳纤维布的浸渗问题,并实现控制碳纤维与铝基体的结合反应过程,为研究碳纤维增强铝基复合材料的制备方法提供理论指导。
碳纤维增强铝基复合材料因具有轻质、高强、良好的塑性和导热性等特点,被认为是理想的功能材料和结构材料,有望应用于航天航空、军事和汽车工业等领域。本项目以碳纤维编制布增强铝基复合材料为研究对象,研究碳纤维与基体结合过程中的界面反应行为,以及凝固过程中镀层工艺和外场对界面行为的影响,为碳纤维增强铝基复合材料的制备方法提供理论指导。本项目经过三年研究,取得如下结果: 1、提出一种半固态铸轧法制备碳纤维布增强铝基复合材料的工艺,利用压力场促使铝基体和碳纤维编织布的界面结合。借助模拟计算建立了温度参数和塑性变形量间的关系,阐释变形机制。通过调控外加压力和金属流动性,实现了铝熔体对碳纤维布的完全渗进。碳纤维编织布增强铝基复合材料板材能够在弯曲变形中提供良好的强化效果。 2、得到基体和纤维的渗进规律,阐释电磁诱导的渗浸转变机制。在液态复合过程中引入脉冲磁场,实现了金属熔体对编织布的渗浸过程由逐层渗浸方式向梯度同步渗浸方式转变。电磁场引入的磁致压力促进增加熔体渗浸深度。以此为基础实现了电磁铸造法制备碳纤维布增强铝基复合材料。 3、设计针对平纹碳纤维编织布的表面镀层新工艺。在传统化学镀层的工艺基础上,优化了一种针对于平纹碳纤维编织布特点的表面化学镀镍方法,将镀液的稳定时间延长至 120min以上,镀层的含磷量降低至9wt.%。并通过开发新的氧化剂体系,设计了胶态钯镀液化学镀镍工艺和碳纤维表面接枝短链羧酸铜的工艺。不仅简化了原有的镀层工艺,大幅降低了成本,更提升了镀层的均匀性与稳定性。
依据对钢筋和FRP筋各自不足的研究,提出FRP包覆筋增强混凝土新结构。本项研究对包覆筋从微结构设计到界面强度表征到整体结构力学特性,进行系统的理论分析、数值计算和实验测试,提出可用于工程的设计准则以及给出相应的力学性能参数。此项研究充分运用复合材料理论知识和工艺水平,为使FRP能够广泛应用于工程结构提供理论和技术基础。 2100433B