复合材料快速修复含裂纹铝合金板力学性能

采用碳纤维复合材料对中心裂纹铝合金板进行了单面胶接修复,测试了修复结构的疲劳性能,包括铝合金板的裂纹扩展速率、补片与铝合金板之间的界面脱粘和修复结构的疲劳剩余强度。结果表明:复合材料胶接修复能有效地降低铝合金板的裂纹扩展速率,提高其疲劳寿命;胶接的补片使铝合金板的疲劳裂纹扩展纹线线型发生变化,且线型变化集中在裂纹扩展初始阶段;疲劳导致修复结构出现界面脱粘,脱粘区域近似椭圆形,且界面脱粘面积随疲劳周次的增加而增加。

利用ansys有限元分析软件,建立了复合材料单面胶接修复铝合金裂纹板的裂纹长度参数化的有限元模型,分析了修复结构的裂纹尖端应力强度因子及其变化幅值的规律;与试验测试结果相结合,得到了描述修复结构疲劳特性的paris公式材料常数;碳纤维、玻璃纤维复合材料胶接修复铝合金裂纹板的材料常数c、m分别为6.76×10-10、2.27和7.89×10-10、2.33。

采用碳纤维与自行研制的室温快速固化胶粘剂复合,制备复合贴片,研究了碳纤维表面处理工艺以及填加纳米sio2对复合贴片修复损伤铝合金板力学性能的影响。结果表明:对于同一种复合贴片,分别采用碳纤维表面氧化活化处理工艺和填加纳米sio2两种方法改进,可使损伤铝合金板拉伸强度各自提高10%和20%;若将两种方法结合应用时,则可使损伤铝合金板拉伸强度提高60%;利用微脱粘法表征碳纤维-胶粘剂基体界面剪切强度,其平均提高幅度达46%;sem观察发现碳纤维-胶粘剂基体-铝合金板三者界面结合紧密。

复合材料补片胶接技术是一种有效修复飞机受损铝合金构件的低成本方法。补片与铝合金材料热膨胀系数的显著差异,会在构件中引入残余热应力,对构件性能造成不利影响。文中采用单向碳/环氧复合材料补片对航空铝合金ly12cz薄板进行单面补强,并通过确定应力释放温度测量了铝板及补片上的残余热应变。结果表明,对完好铝板而言,铝板和补片的残余热应变可分别达到-488με和285με;对于含中心裂纹铝板而言,裂纹长度对于残余热应变的影响较小。采用经典层合板理论和双金属片模型分别预测了复合材料补片及铝合金板在胶接面上的残余热应力。经典层合板理论对补片和完好铝板残余热应力的预测值分别为-79.8mpa和50.8mpa;双金属片模型的计算值偏大,分别为-98.4mpa和64.6mpa。

本文选用具有高阻尼性能的al-78%zn合金与具有高强度、良好塑性和较高抗腐蚀能力的铝合金热轧复合,采用al-78%zn板与增强铝合金板不同的复合方式与不同的厚度比复合,在相同的加工工艺条件下,探讨al-78%zn与铝合金不同复合方式和不同的复合厚度比对复合材料的阻尼性能与力学性能的影响,从而得出具有高阻尼、高强度、良好塑性与冷加工性能、轻质、抗腐蚀性能高的减振材料的最佳复合方式与最佳的复合厚度比例。

采用单向碳/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹铝合金板,进行0-1700h盐雾梯度腐蚀试验,测试并对比分析了各腐蚀时间结点上试件修复前后的疲劳性能,从疲劳寿命、疲劳临界裂纹长度和paris公式材料常数(c和m)的变化三个方面考察不同盐雾腐蚀深度对铝合金裂纹板修复前后的疲劳性能差异。结果表明:碳/环氧补片胶接修复铝合金板能大幅度提高疲劳寿命,且未经修复的裂纹板在腐蚀1700小时后疲劳寿命下降53.8%,而修复板仅为38.6%。修复板疲劳裂纹临界长度acr大于未修复裂纹板,且随盐雾腐蚀时间延长,裂纹板和修复板acr变化不大,可作准判据使用。由试验数据得到的不同腐蚀时间上试样的材料常数c和m随腐蚀时间延长而减小。利用paris公式可较好拟合铝合金板疲劳寿命及paris区内的疲劳裂纹扩展行为,但疲劳寿命预测值与实际值的差异由未经腐蚀时的5%左右增大到腐蚀1500h时的10%左右。

复合材料力学性能复合材料 百科名片 橡塑复合材料 复合材料(compositematerials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的 方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应， 使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金 属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树 脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳 化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 目录 历史 分类 性能 成型方法 应用 江苏新型复合材料产业园 展开 编辑本段 历史 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上 百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发 展了玻璃纤

美国专利us201414898422本发明涉及一种在高温下具有了改善力学性能的铝合金,以及采用这种铝合金为基体的b4c颗粒增强型复合材料和其它类型的复合材料。此铝合金成分包括（质量分数,%）：0.50~1.30si、0.20~0.60fe、cu≤0.15、0.5~0.90mn、0.6~1.0mg、cr≤0.20,其余为铝和不可避免的杂质。该合金可包括过量的mg,即超过0.6~1.0,主要以mg-si析出物存在。

近年来,采用frp修复受损铝合金构件的研究已受到了广泛关注并取得了一定的进展。对复合材料修复铝合金裂纹板的试验研究,包括不同胶接长度、不同表面处理和不同刚度比等因素对其疲劳性能的影响规律,以及有限元方法预测疲劳性能进行了综述与分析;对试验结果与有限元预测的疲劳寿命进行了比较;并展望了今后的研究趋势。

采用单向硼纤维/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复不同厚度含中心裂纹铝合金板,测试了修复试件的热学及准静态力学性能,并采用三维有限元模型分析了修复试件的残余热应变和应力强度因子。结果表明:修复试件的弯曲挠度随铝合金板厚度增大而减小;修复试件铝合金板下表面裂纹尖端附近的残余热应变随铝合金板厚度增大而增大,补片上表面的残余热应变则随铝合金板厚度增大而减小,这与有限元分析结果吻合较好。含中心裂纹铝合金板的应力强度因子随铝合金板厚度增大而减小,而单面修复试件的应力强度因子随铝合金板厚度增大而增大。采用相同长度和宽度的单向硼纤维/环氧复合材料补片单面修复后,铝合金板厚度为1.76mm修复试件的承载能力保留率为93.85%,而厚度为10.20mm修复试件的只有84.01%;修复试件的刚度得到了完全恢复,等效刚度均大于完好试件的刚度。

采用真空袋压技术将t300/cyd128复合材料补片胶接修复于含中心裂纹的铝合金1.76mm薄板。研究了实验室模拟湿热环境对复合材料修复铝合金薄板的力学性能影响,修复用复合材料的吸湿特性,以及修复用复合材料拉伸试样及其基体树脂浇铸体的湿热性能。结果显示,浇铸体饱和吸水率为0.9%,复合材料吸湿动力学曲线则出现台阶;随湿热老化时间延长,浇铸体与复合材料拉伸性能先升后降,其性能峰值出现时间分别为500h(73.9mpa)和300h(1531mpa);随湿热老化时间延长,铝合金裂纹板拉伸性能基本呈线性下降,断裂载荷下降速率δn=0.12kn/100h,修复板性能出现波动。

利用真空袋压工艺,采用单向炭纤维复合材料补片对中心裂纹铝合金板进行了单面胶接修补。测试了复合材料修补板的静态拉伸强度及修补板在拉拉疲劳过程中的裂纹扩展、界面脱粘和剩余拉伸强度等疲劳性能。结果表明,复合材料补片胶接修补能有效地提高裂纹板的破坏强度和刚度,降低裂纹板的疲劳裂纹扩展速率,提高其疲劳寿命。裂纹板经单向炭纤维/环氧复合材料补片修补后,其破坏强度从311.48mpa提高到364.74mpa,疲劳寿命从32217次提高到77546次。疲劳导致修补结构的粘接界面脱粘,脱粘区域近似椭圆形;脱粘面积随疲劳周次的增加而增加,且增加的幅度与疲劳周次相关。

提高力学性能是材料进行复合的主要目的之一。复合材料的常温力学性能主要取决于增强剂,而高温力学性能则与基体材料的耐热性密切相关。界面对复合材料的力学性能具有重要的影响,界面微裂纹的产生、扩展和中止以及剥离等将对复合材料的力学性能产生严重的影响。正由于界面影响的复杂性,目前描述复合材料力学性能的公式尚处于经验或半经验阶段,尚未达到系统理论化程度。

铝合金板和锌合金板屋面

含Cu界面层碳纤维增强铝基复合材料制备工艺及其力学性能

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基于abaqus有限元仿真软件,对5042铝合金板在复合拉深工艺下的制耳规律进行了三维数值模拟。通过分析复合拉深工艺中板料成形后的筒高,及厚度、应变的分布规律,探讨了5042铝合金板在这种复合工艺下的成形和制耳规律,揭示了相关塑性变形的机理。

由于腐蚀坑不同位置的应力状态的差异,由腐蚀坑萌生的裂纹扩展行为仅仅用应力强度因子分析无法得到准确预测。考虑裂纹闭合效应的存在,本工作对于这种裂纹的应力场进行了分析,研究了其几何尺寸在裂纹扩展过程中的变化,理论分析表明这种几何形状的变化与材料形状以及应力范围的大小关系不大。对于裂纹扩展的几何形状变化的验证性试验的试验结果与理论分析的结果吻合程度良好。

《变形铝及铝合金板、带缺陷》（送审稿）编制说明 1工作简况（包括任务来源、协作单位、主要工作过程） 1.1任务来源 国标委综合[2007]100号文件及中国有色金属工业协会中色协综字 [2007]237号文件，下达了编制《变形铝及铝合金板、带缺陷》国家标准的任务， 并确定了东北轻合金有限责任公司为主编单位。 1.2起草单位情况 东北轻合金有限责任公司（原东北轻合金加工厂）简称东轻公司，是作为“一 五”期间原苏联援建的156项重点工程中的两项建设发展起来的新中国第一个铝 镁合金加工企业。1952筹备建厂，1956年11月开工生产。于1998年6月改制 组建为国有独资公司。1992年东轻公司被认定为国有特大型企业，1995年被国 务院发展研究中心认定为“中国最大的铝镁合金加工基地”，被盛誉为“祖国的 银色支柱”。 1.3主要工作过程和工作内容 本标准

适合的木粉填充量、粒径大小有利于提升木塑材料的综合性能;合适基体树脂的选择也有较大影响;加工工艺的类型决定材料的质地、密度,影响材料强度;原料的改性处理也是提升木塑材料的重要途径。阐述了提升木塑材料力学性能的微观作用机理,举出了现阶段主要的科研成果,总结了木塑材料发展的不足,并做出了展望。

RTM聚酰亚胺复合材料力学性能研究

测试了两种不同经纬编织密度和不同含胶量的碳布/环氧复合材料的基本力学性能,对碳纤维复丝及碳布在复合材料中的强度利用率作了比较与分析。结果表明:适当增大含胶量有利于改善复合材料的力学性能;经纬编织密度对复合材料力学性能的影响同样不可忽视。