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几种国产高模碳纤维特性实验分析 被引量：14
1
作者 徐永新 顾轶卓 +3 位作者 马全胜 李敏 王绍凯 张佐光 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1905-1914,共10页
采用SEM、金相显微镜、AFM、XPS、XRD表征了3种国产（CCM40J,CCM40,CCM46J）和1种进口（东丽M40JB）高模碳纤维的表面特性及结晶结构,并对高模碳纤维与环氧树脂的微观界面及复丝力学性能进行了研究。结果发现：高模碳纤维的表面都存在... 采用SEM、金相显微镜、AFM、XPS、XRD表征了3种国产（CCM40J,CCM40,CCM46J）和1种进口（东丽M40JB）高模碳纤维的表面特性及结晶结构,并对高模碳纤维与环氧树脂的微观界面及复丝力学性能进行了研究。结果发现：高模碳纤维的表面都存在明显沟槽,但表面粗糙度差异不大,均有圆形、腰果形、椭圆形等截面形状;表面主要含C、O、N、Si 4种元素,M40JB的O/C比和活性碳原子含量都高于国产高模碳纤维;按M40JB、CCM40J、CCM40、CCM46J的顺序,石墨微晶尺寸越来越大,石墨化程度增高,M40JB的取向度最小,CCM46J的取向度最大,而CCM40J与CCM40的取向度相近;表面能大小顺序为M40JB〉CCM40〉CCM46J〉CCM40J,80℃时与环氧树脂E51、固化剂4,4′-二氨基二苯砜（DDS）的树脂体系E51-DDS和4,4′-二氨基二苯甲烷环氧树脂（AG80）、固化剂DDS的树脂体系AG80-DDS的动态接触角均在35°～50°之间,说明浸润性良好;CCM46J与E51-DDS的界面剪切强度（IFSS）最高,M40JB与AG80-DDS的界面剪切强度最高;国产3种高模碳纤维复丝的拉伸强度和拉伸模量都高于M40JB,其中CCM40J的拉伸强度最高,CCM46J的拉伸模量最高;所测高模碳纤维复丝的压缩强度能达到各自拉伸强度的44%～53%,CCM46J复丝的压缩强度最高。 展开更多
关键词 高模碳纤维 环氧树脂 表面特性 界面性能 力学性能
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航空用国产碳纤维/双马树脂复合材料湿热特性 被引量：9
2
作者 徐伟伟 文友谊 +3 位作者 顾轶卓 李博 涂家祎 张佐光 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期86-94,共9页
针对1种航空用国产T700级碳纤维和4种双马树脂(QY9611、5429、QY9512、QY8911-4),采用3种湿热条件(100℃水煮、70℃水浸、70℃/85%相对湿度)对其复合材料单向层板进行湿热处理,通过研究吸湿量、扩散系数、显微结构、化学成分、耐热温度... 针对1种航空用国产T700级碳纤维和4种双马树脂(QY9611、5429、QY9512、QY8911-4),采用3种湿热条件(100℃水煮、70℃水浸、70℃/85%相对湿度)对其复合材料单向层板进行湿热处理,通过研究吸湿量、扩散系数、显微结构、化学成分、耐热温度及力学性能,分析了复合材料的湿热特性。结果表明,4种复合材料在3种湿热条件下的吸湿行为均符合Fick第二扩散定律,100℃水煮时平衡吸湿量和扩散系数最大,70℃/85%相对湿度时两者最小。4种复合材料吸湿速度有明显区别,这与其原材料形式和成型工艺不同有关。湿热处理未导致复合材料内部产生损伤和化学变化,主要引起增塑效应,导致玻璃化转变温度降低。复合材料的90°拉伸性能测试结果表明,高温和吸湿耦合作用下复合材料力学性能衰减更为明显,破坏模式由基体开裂转变为界面脱黏和开裂。 展开更多
关键词 复合材料 碳纤维 双马树脂 湿热处理 吸湿
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复合材料固化工艺评价与优化虚拟仿真实验 被引量：9
3
作者 李艳霞 顾轶卓 +2 位作者 李敏 王绍凯 张佐光 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第12期170-173,共4页
该实验集成科研积累的材料性能数据开发形成数据库,设计并构建材料工艺性分析和复合材料成型固化过程虚拟仿真平台,学生可快速分析树脂体系的固化特性、设计和评价工艺制度、探究制件结构因素对工艺制度和工艺窗口的影响。利用计算机技... 该实验集成科研积累的材料性能数据开发形成数据库,设计并构建材料工艺性分析和复合材料成型固化过程虚拟仿真平台,学生可快速分析树脂体系的固化特性、设计和评价工艺制度、探究制件结构因素对工艺制度和工艺窗口的影响。利用计算机技术的该虚拟仿真实验,避免了常规实验中设备、原材料、实验条件等因素的限制,可开展多因素、多条件下的虚拟实验,增大了变量的选择、设计和分析范围,激发了学生进行主动思考的积极性,对学生进行知识实践和知识扩展以及创新能力提升具有很好作用。 展开更多
关键词 复合材料 固化工艺 虚拟仿真
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航空用国产碳纤维/双马树脂复合材料湿热力学性能 被引量：8
4
作者 李博 文友谊 +3 位作者 王千足 顾轶卓 李敏 张佐光 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期80-87,共8页
用一种航空用国产T700级碳纤维和4种双马树脂分别制备复合材料,采用三种湿热条件(100℃水煮、70℃水浸、70℃/85%相对湿度)对复合材料层板进行湿热处理,研究室温和150℃下与界面和基体相关的复合材料湿热力学性能。结果表明:湿热处理后... 用一种航空用国产T700级碳纤维和4种双马树脂分别制备复合材料,采用三种湿热条件(100℃水煮、70℃水浸、70℃/85%相对湿度)对复合材料层板进行湿热处理,研究室温和150℃下与界面和基体相关的复合材料湿热力学性能。结果表明:湿热处理后复合材料的力学性能有所降低,尤其是对复合材料高温力学性能影响显著,其中90°拉伸性能、0°压缩强度、弯曲强度、开孔压缩强度对吸湿和温度较敏感,而0°压缩模量、弯曲模量和开孔拉伸强度对吸湿和温度不敏感。对比不同湿热条件处理后复合材料力学性能的变化,发现100℃水煮后力学性能衰减幅度较大,认为这与其平衡吸湿率较高有关。结合90°拉伸断面的扫描电镜分析,认为界面湿热性能是决定国产碳纤维复合材料湿热性能的关键因素。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 双马树脂 湿热处理 力学性能 界面
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经鼻高流量加温加湿吸氧对COPD急性加重期患者动脉血气及生命体征的影响
5
作者 张作光 《临床研究》 2024年第6期54-57,共4页
目的分析经鼻高流量加温加湿吸氧对慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)患者动脉血气及生命体征的影响。方法选取2019年6月至2021年5月河南省范县人民医院接收的104例COPD急性加重期患者作为此次研究对象,并将2019年6月至2020年5月收治... 目的分析经鼻高流量加温加湿吸氧对慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)患者动脉血气及生命体征的影响。方法选取2019年6月至2021年5月河南省范县人民医院接收的104例COPD急性加重期患者作为此次研究对象,并将2019年6月至2020年5月收治患者分为常规组,而2020年6月至2021年5月为HFNC组,均为52例。常规组予以传统鼻导管氧疗方案氧疗,HFNC组予以经鼻高流量(HFNC)方案氧疗,比较两组血气功能[动脉血氧分压(PaO_(2))、动脉血二氧化碳分压(PaCO_(2))、氧合指数(PaO_(2)/FiO_(2))]、呼吸功能[呼吸频率(RR)、心率(HR)、平均动脉压(MAP)]、痰液粘稠度。结果两组干预24 h及干预72 h的PaO_(2)及PaO_(2)/FiO_(2)较干预前上升,且干预72 h上升更为显著,差异有统计学意义(P<0.05),两组干预24 h及干预72 h的PaCO_(2)较干预前下降,且干预72 h下降更为显著,差异有统计学意义(P<0.05);HFNC组干预72 h的PaO_(2)及PaO_(2)/FiO_(2)均较常规组上升更为显著,干预72 h的PaCO_(2)较常规组下降更为显著,差异有统计学意义(P<0.05)。两组干预24 h及干预72 h的HR、RR及MAP均较干预前下降,且干预72 h下降更为显著,差异有统计学意义(P<0.05);HFNC组干预72 h的HR、RR及MAP均较常规组下降更为显著,差异有统计学意义(P<0.05)。干预后,两组痰液粘稠Ⅲ级较干预前显著减少,且HFNC组改善情况优于常规组,差异有统计学意义差异有统计学意义(P<0.05)。结论HFNC较传统氧疗手段于COPD急性加重期患者而言,可更稳定血气功能及生命体征,降低患者痰液粘稠度,提高满意度及舒适度,值得应用于临床。 展开更多
关键词 慢性阻塞性肺疾病 氧疗 动脉血气分析
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取向碳纳米管膜/氰基树脂复合材料的制备与性能强化机制 被引量：4
6
作者 刘千立 王晓蕾 +4 位作者 李敏 王绍凯 顾轶卓 田杰 张佐光 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2653-2660,共8页
以浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)碳纳米管(CNT)膜为原料,通过氰基树脂溶液浸渍法制备CNT预浸膜,然后采用热辅助牵伸和热压固化的方法制备高取向CNT膜复合材料。详细分析了热处理的温度和树脂溶液浓度对CNT预浸膜拉伸性能的影响,从而得... 以浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)碳纳米管(CNT)膜为原料,通过氰基树脂溶液浸渍法制备CNT预浸膜,然后采用热辅助牵伸和热压固化的方法制备高取向CNT膜复合材料。详细分析了热处理的温度和树脂溶液浓度对CNT预浸膜拉伸性能的影响,从而得到合适的热辅助牵伸工艺,并考察固化工艺对复合材料性能的影响。在此基础上,从浸润特性、CNT取向程度和层间剪切性能方面揭示CNT膜复合材料力学性能的强化机制。结果表明与传统CNT膜牵伸工艺相比,CNT预浸膜热牵伸工艺更有利于制备高取向CNT膜复合材料。热牵伸的温度和树脂溶液的浓度是制备高取向、低孔隙CNT预浸膜的关键因素。通过固化工艺的改变可有效调控氰基树脂的反应程度碳纳米管薄膜/氰基树脂复合材料的拉伸性能。经高温后固化处理后,CNT膜/氰基树脂复合材料的拉伸强度和模量分别高达2 748 MPa和302GPa。优异的树脂浸润特性、层间剪切强度以及高的CNT取向度使CNT膜复合材料中CNT更有利于协同承载,从而提高其力学性能。 展开更多
关键词 碳纳米管膜 热牵伸 取向 复合材料 拉伸性能
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面向AI时代的纤维增强树脂基复合材料工艺仿真
7
作者 周钰博 李敏 +4 位作者 王绍凯 顾轶卓 陶飞 陈祥宝 张佐光 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期17-36,共20页
纤维增强树脂基复合材料制造工艺是保证其产品结构效率和应用可靠性的关键,通过计算机进行工艺仿真是提高复合材料制造质量与降低制造成本的重要手段。传统工艺仿真依赖于制造过程中的物理化学机理,通过有限元/有限体积等数值计算方法,... 纤维增强树脂基复合材料制造工艺是保证其产品结构效率和应用可靠性的关键,通过计算机进行工艺仿真是提高复合材料制造质量与降低制造成本的重要手段。传统工艺仿真依赖于制造过程中的物理化学机理,通过有限元/有限体积等数值计算方法,以及计算机图形学等辅助设计方法来求解相关机理模型的数学方程,目前已在增强体/预浸料的铺覆、树脂的渗透流动、热固性树脂的固化行为、热传导与热交换、非线性力学及残余应力与固化变形预测等方面得到广泛应用。近年来,人工智能(AI)的迅猛发展,其技术基础机器学习(ML)与人工神经网络(ANN)相结合,已用于增强体铺覆、液体成型工艺和热压罐工艺领域,主要目的是数据挖掘和建立降阶模型。前者可以建立工艺条件与制件固化质量、力学性能等之间的关系,后者则可以提高工艺仿真的计算效率。然而受限于纤维增强树脂基复合材料制造过程复杂、不可测、成本高的特点,在AI时代的起点,仅依赖实验获得的数据量难以满足ML的要求,同时数据驱动AI还面临模型代表性、普适性、可解释性不确定的问题。因此,基于物理化学机理的传统工艺仿真可为数据驱动ML仿真提供大量可靠数据,进而通过AI建立更多描述复合材料工艺的定量模型,扩展工艺仿真可计算的过程;同时,通过AI技术提高计算效率后,满足实时性要求的工艺仿真可进化为制造过程的数字孪生(DT),从而可为复合材料降低成本、提高全寿命周期管理的科学性提供新的技术支撑。 展开更多
关键词 复合材料 工艺仿真 人工智能 机器学习 固化仿真 固化变形
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PBO和芳纶纤维单丝拉伸性能影响因素分析 被引量：4
8
作者 车辙 李敏 +2 位作者 李庆辉 韩建超 张佐光 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期89-93,共5页
使用等速拉伸试验仪测试了进口和国产聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、芳纶纤维的单丝力学性能,探究了不同制样条件、测试条件对有机纤维单丝拉伸性能的影响,影响因素包括拉伸速率、试样标距、纤维含湿率以及热老化温度。结果表明:试样标... 使用等速拉伸试验仪测试了进口和国产聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、芳纶纤维的单丝力学性能,探究了不同制样条件、测试条件对有机纤维单丝拉伸性能的影响,影响因素包括拉伸速率、试样标距、纤维含湿率以及热老化温度。结果表明:试样标距由5 mm增至60 mm,4种纤维的Weibull统计强度均逐渐减小;随着拉伸速率由5 mm/min增至200 mm/min,4种纤维的Weibull强度均表现出先增大后减小的变化规律;随着吸湿率增加,进口PBO和芳纶纤维强度逐渐下降;随着老化温度升高,纤维的单丝拉伸强度下降,进口PBO和芳纶纤维在300℃热处理40 h后强度分别下降39.1%和51.6%。 展开更多
关键词 PBO纤维 芳纶纤维 单丝测试 拉伸性能 WEIBULL分布
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碳纤维轴向导热性能表征及其影响因素 被引量：4
9
作者 王婷婷 顾轶卓 +3 位作者 王绍凯 李敏 方泽农 张佐光 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1931-1938,共8页
对比分析了采用碳纤维集束和基于单向复合材料的碳纤维轴向导热性能测试方法的差异性,研究了纤维体积分数、试样厚度等对导热测试的影响,分析了聚丙烯腈基高强型、高模型碳纤维和中间相沥青基碳纤维对该测试方法的适用性,考察了碳纤维... 对比分析了采用碳纤维集束和基于单向复合材料的碳纤维轴向导热性能测试方法的差异性,研究了纤维体积分数、试样厚度等对导热测试的影响,分析了聚丙烯腈基高强型、高模型碳纤维和中间相沥青基碳纤维对该测试方法的适用性,考察了碳纤维轴向导热性能与其结构关联规律。结果表明,由于纤维向树脂的传热作用,单向复合材料试样比碳纤维集束试样具有更低的热扩散系数,采用碳纤维集束试样可获得准确的纤维导热系数,而基于单向复合材料计算得到的纤维导热系数偏高。纤维体积分数越高、试样厚度越大,基于单向复合材料计算得到的碳碳纤维导热系数越大;采用碳纤维集束试样测试碳纤维导热系数时,碳纤维体积分数变化对碳纤维热扩散系数、导热系数测试结果影响不大。中间相沥青基碳纤维、高模型碳纤维、高强型碳纤维导热系数依次降低,晶面间距越小、晶粒尺寸越大,碳纤维导热系数越高。研究结果对准确表征碳纤维导热性能、设计高导热复合材料具有重要指导意义。 展开更多
关键词 复合材料 导热系数 热扩散系数 聚丙烯腈基碳纤维 沥青基碳纤维
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自动铺丝用预浸窄带的质量分析及其影响因素
10
作者 李敏 王奇丹 +4 位作者 顾轶卓 王绍凯 崔影 李庆辉 张佐光 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期4420-4430,共11页
近年来随着自动铺丝技术的快速发展和应用,对预浸窄带的需求量增加,但国内研究人员对有关预浸窄带质量的评价体系和分析方法尚未形成统一共识。本文采用多种方法对预浸窄带的质量进行了全面分析。通过图像法及称重法分析发现,国产窄带... 近年来随着自动铺丝技术的快速发展和应用,对预浸窄带的需求量增加,但国内研究人员对有关预浸窄带质量的评价体系和分析方法尚未形成统一共识。本文采用多种方法对预浸窄带的质量进行了全面分析。通过图像法及称重法分析发现,国产窄带的宽度均匀性、接头处纤维平齐度、边缘断丝情况等分切质量均控制较好。研究了间歇式热压工艺和连续式辊压工艺对窄带接头质量的影响,通过拉剪强度和剥离强度分析发现,压接工艺温度和时间是影响其力学的关键因素,对比而言辊压工艺制得的接头性能较热压工艺具有更好的稳定性。同时,接头性能也受测试环境影响,其中环境湿度的作用大于温度。随着室温储存时间延长,窄带接头的力学性能先上升后下降,通过差热分析和红外光谱分析发现,这与界面处树脂的化学反应和固化程度增长密切相关。最后,对接头反复过辊后的疲劳损伤分析表明,接头处的拉剪强度随过辊温度、张力及圈数增加而下降. 展开更多
关键词 自动铺丝 预浸料分切窄带 搭接接头 力学性能 理化性能
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