2.5D机织复合材料结构与力学性能关系的研究 被引量：19

1

作者 曹海建 钱坤 盛东晓 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2009年第3期13-15,共3页

本文设计了3种典型2.5D机织物组织,制作了满足要求的试验件。对2.5D机织复合材料经、纬向的拉伸、压缩和层间剪切等性能进行了试验研究,获得了该种材料的主要力学性能参数。分析了这几种材料的结构与性能的关系,得到了一些有益的结论。... 本文设计了3种典型2.5D机织物组织,制作了满足要求的试验件。对2.5D机织复合材料经、纬向的拉伸、压缩和层间剪切等性能进行了试验研究,获得了该种材料的主要力学性能参数。分析了这几种材料的结构与性能的关系,得到了一些有益的结论。结论表明,2.5D机织复合材料的拉伸、压缩、剪切强度基本取决于其纱线倾角和纤维体积含量;相同层数的2.5D机织复合材料的拉伸、压缩、剪切强度均表现为深交联>浅交直联>浅交弯联。 展开更多

关键词 2.5D机织物 复合材料 力学性能 浅交弯联 浅交直联 深交联

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树脂含量对装甲车体内饰用轻质复合材料弯曲性能的影响 被引量：8

2

作者 冯古雨 曹海建 钱坤 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期26-30,共5页

以2 400 tex的玻璃纤维为原料,在SGA598型三维织机上,采用三维浅交弯联结构制备了一种装甲车体内饰用轻质复合材料预制件。将环氧树脂E51和固化剂聚醚胺WHR-H023以质量比3∶1的比例组成树脂体系,并将复合材料预制件与配制好的树脂体系... 以2 400 tex的玻璃纤维为原料,在SGA598型三维织机上,采用三维浅交弯联结构制备了一种装甲车体内饰用轻质复合材料预制件。将环氧树脂E51和固化剂聚醚胺WHR-H023以质量比3∶1的比例组成树脂体系,并将复合材料预制件与配制好的树脂体系以质量比为2∶1、3∶2、1∶1、2∶3、1∶2的比例进行手糊复合成型,制成装甲车体内饰用轻质复合材料。借助Instron 3385H型万能材料试验机对材料的弯曲能进行测试,研究树脂含量对复合材料弯曲性能的影响;并通过扫描电子显微镜(SEM)观察材料的断裂界面,研究材料的弯曲破坏机理。结果表明,三维浅交弯联复合材料具有优异的力学性能,织物与树脂的质量比为1∶1时材料的弯曲强度与模量均达到最大值;材料的破坏模式主要为脆性破坏,具体表现为树脂基体的碎裂以及纤维的抽拔及断裂。 展开更多

关键词 装甲车内饰 浅交弯联 环氧树脂 聚醚胺 弯曲性能

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三维浅交弯联机织复合材料弯曲性能的有限元分析 被引量：6

3

作者 冯古雨 曹海建 钱坤 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期22-26,共5页

借助Pro/Engineer绘图软件,建立三维浅交弯联机织复合材料及弯曲压头的结构模型,进行弯曲性能研究。借助ANSYS Workbench有限元软件,探究复合材料在5 mm弯曲位移载荷作用下纤维、树脂和复合材料的应力、应变分布,并对复合材料的破坏模... 借助Pro/Engineer绘图软件,建立三维浅交弯联机织复合材料及弯曲压头的结构模型,进行弯曲性能研究。借助ANSYS Workbench有限元软件,探究复合材料在5 mm弯曲位移载荷作用下纤维、树脂和复合材料的应力、应变分布,并对复合材料的破坏模式进行预测。结果表明:三维浅交弯联机织复合材料在弯曲载荷的作用下,试样与上、下压头接触处最容易发生弯曲破坏;三维浅交弯联机织复合材料在承载弯曲载荷时,增强体纤维起到主要承载作用,树脂基体起次要承载作用;在5 mm的弯曲载荷作用下,复合材料的破坏模式主要是树脂的破碎。 展开更多

关键词 有限元分析 三维机织复合材料 浅交弯联 弯曲载荷

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2.5维机织复合材料低速冲击性能研究 被引量：4

4

作者 袁守忍 曹海建 钱坤 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期8-12,共5页

本文以64tex亚麻纤维、33tex丙纶(PP)纤维为原料,在花式捻线机上形成PP包覆亚麻的包缠纱;分别以上述包缠纱作为经纬纱,在SU111型全自动剑杆织样机上制织三种典型2.5维机织物(浅交弯联、浅交直联、深角联),并在Carver热压设备上热压制成... 本文以64tex亚麻纤维、33tex丙纶(PP)纤维为原料,在花式捻线机上形成PP包覆亚麻的包缠纱;分别以上述包缠纱作为经纬纱,在SU111型全自动剑杆织样机上制织三种典型2.5维机织物(浅交弯联、浅交直联、深角联),并在Carver热压设备上热压制成2.5维机织复合材料板材。分别选取厚度为1mm、纤维体积含量为48%的上述三种2.5维机织复合材料进行低速冲击性能研究。结果表明,浅交弯联复合材料抗低速冲击时,最大载荷最大,为575.1N,深角联最小,为301.74N;浅交弯联复合材料受低速冲击载荷时,吸收能量最多,达0.816J,深角联吸收能量最小,为0.771J。 展开更多

关键词 2 5维机织复合材料 低速冲击性能 浅交弯联 浅交直联 深角联

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汽车内饰用2．5维机织复合材料的制备及拉伸性能 被引量：4

5

作者 袁守忍 曹海建 +3 位作者 钱坤 徐文新 李雅 臧红 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2013年第1期79-83,共5页

本文以丙纶(PP)长丝、亚麻为原料,通过包缠方式将PP长丝包覆在亚麻表面以形成PP/亚麻包缠纱;分别以PP/亚麻包缠纱为经纬纱,在全自动剑杆织样机上制织三种典型的2.5维(浅交弯联、浅交直联、深角联)机织物,并将该机织物通过热压的方式制... 本文以丙纶(PP)长丝、亚麻为原料,通过包缠方式将PP长丝包覆在亚麻表面以形成PP/亚麻包缠纱;分别以PP/亚麻包缠纱为经纬纱,在全自动剑杆织样机上制织三种典型的2.5维(浅交弯联、浅交直联、深角联)机织物,并将该机织物通过热压的方式制成汽车内饰用2.5维机织复合材料,研究不同组织结构对复合材料拉伸性能的影响。结果表明,2.5维机织物的经向拉伸性能表现为深角联>浅交直联>浅交弯联,纬向拉伸性能相差不大;2.5维机织复合材料的拉伸性能表现为浅交直联>浅交弯联>深角联,纬向拉伸性能相差不大。 展开更多

关键词 2.5D机织复合材料 浅交弯联 浅交直联 深角联 包缠纱 丙纶 亚麻

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三维浅交弯联机织复合材料拉伸性能的有限元分析 被引量：4

6

作者 卢雪峰 冯古雨 +2 位作者 曹海建 王新月 钱坤 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期988-991,894,共5页

本文通过绘图软件PRO/E5.0构建了用于拉伸性能研究的三层浅交弯联机织复合材料的数字化结构模型。借助大型有限元分析软件ANSYS Workbench对复合材料在1mm的拉伸变形下复合材料、纤维增强体及树脂基体的拉伸应力、应变分布情况进行模拟... 本文通过绘图软件PRO/E5.0构建了用于拉伸性能研究的三层浅交弯联机织复合材料的数字化结构模型。借助大型有限元分析软件ANSYS Workbench对复合材料在1mm的拉伸变形下复合材料、纤维增强体及树脂基体的拉伸应力、应变分布情况进行模拟、计算,并对1mm拉伸位移下复合材料的破坏行为和破坏机理进行分析。结果表明:复合材料承受拉伸载荷时,纤维增强体起主要承载作用,树脂基体起次要承载作用;平行于拉伸方向的纬纱比垂直于拉伸方向的经纱承受更大的载荷作用;1mm拉伸位移下,复合材料破坏行为主要为纤维拉伸变形、纤维与树脂间脱粘及树脂的破碎。 展开更多

关键词 有限元分析 三维机织复合材料 浅交弯联 拉伸载荷 破坏模式

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三维浅交弯联机织复合材料准静态冲击性能有限元模拟 被引量：2

7

作者 冯古雨 曹海建 +2 位作者 王新月 钱坤 孙洁 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期18-21,共4页

借助绘图软件PRO/E构建出用于研究冲击性能的三层三维浅交弯联机织复合材料及冲头的结构模型,并利用有限元软件ANSYS对其力学性能进行模拟分析。分别表征复合材料中纤维、树脂基体的应力应变分布情况,并预测复合材料的冲击破坏形式。结... 借助绘图软件PRO/E构建出用于研究冲击性能的三层三维浅交弯联机织复合材料及冲头的结构模型,并利用有限元软件ANSYS对其力学性能进行模拟分析。分别表征复合材料中纤维、树脂基体的应力应变分布情况,并预测复合材料的冲击破坏形式。结果表明,在准静态冲击载荷的作用下,复合材料在冲头冲击的位置形成贯穿性损伤;纤维表现出较大的冲击应力,树脂基体表现出较大的冲击应变;冲击破坏模式主要为复合材料的变形引起的贯穿性破坏,包括纤维的断裂、树脂的破碎及纤维与树脂间的脱粘。 展开更多

关键词 有限元分析 三维机织复合材料 浅交弯联 准静态冲击

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2.5D浅交弯联机织复合材料压缩性能研究 被引量：2

8

作者 王燚林 刘天生 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期73-81,114,共10页

根据纤维单丝的分布假设建立了纤维束几何模型,通过观察2.5维(2.5D)浅交弯联织物成型后内部浸渍纤维束的截面和走向建立了织物结构几何模型。为了分析的便捷性,对纤维束几何模型和织物结构几何模型分别选取了可重复代表性单元。然后通... 根据纤维单丝的分布假设建立了纤维束几何模型,通过观察2.5维(2.5D)浅交弯联织物成型后内部浸渍纤维束的截面和走向建立了织物结构几何模型。为了分析的便捷性,对纤维束几何模型和织物结构几何模型分别选取了可重复代表性单元。然后通过利用自定义程序(UMAT)定义了每个单元的材料属性和方向;嵌入周期性边界条件保证了单元边界面的应力连续和位移连续;基于改进的损伤准则和刚度折减模型进行了渐进损伤分析;通过实验研究和有限元分析深入了解了该材料的初始弹性模量和最终压缩强度、损伤机制等,并发现经向压缩并未明显表现出脆性破坏。 展开更多

关键词 2.5维机织复合材料 浅交弯联 参数化建模 多尺度 渐进损伤

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表面处理对三维浅交弯联机织复合材料界面及弯曲性能的影响 被引量：1

9

作者 冯古雨 曹海建 +1 位作者 周洪涛 钱坤 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期22-25,共4页

以2400 tex无捻玻璃纤维粗纱为原料,在SGA598型三维织机上制备出一种三维浅交弯联机织复合材料预制体,使用硅烷偶联剂KH-570作为表面活性剂,采用涂抹、浸泡的方法对预制体进行表面处理以改善复合材料的界面性能。以环氧树脂E51和固化剂... 以2400 tex无捻玻璃纤维粗纱为原料,在SGA598型三维织机上制备出一种三维浅交弯联机织复合材料预制体,使用硅烷偶联剂KH-570作为表面活性剂,采用涂抹、浸泡的方法对预制体进行表面处理以改善复合材料的界面性能。以环氧树脂E51和固化剂聚醚胺WHR-H023以质量比3∶1的比例组成树脂体系,并将经过表面处理的预制体与树脂基体以质量比1∶1的比例通过手糊的方式复合成型,制得三维浅交弯联机织复合材料。分别借助傅里叶红外光谱仪、原子力显微镜、万能材料试验机、扫描电镜等仪器来测试与验证KH-570对预制体及复合材料的处理效果。结果表明,经过KH-570处理后,预制体表面粗糙度增大、比表面积增加,从而使得纤维与树脂界面结合更加紧密;复合材料的弯曲性能随着KH-570的增加而增强;复合材料主要破坏形式为纤维断裂,纤维在树脂中抽拔现象较少。 展开更多

关键词 表面处理 三维浅交弯联 玻璃纤维 环氧树脂 界面 弯曲性能

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三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料的制备及弯曲性能研究

10

作者 王梦肖 时娟娟 +2 位作者 李桂林 黄晓梅 曹海建 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期81-84,90,共5页

采用真空辅助成型工艺制备三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料,分别对6种铺层方式及不同含胶量的装甲材料进行弯曲性能测试,并进一步分析材料的弯曲失效机理。结果表明:铺层方式不同时,三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料的弯曲特性曲线类似;纬... 采用真空辅助成型工艺制备三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料,分别对6种铺层方式及不同含胶量的装甲材料进行弯曲性能测试,并进一步分析材料的弯曲失效机理。结果表明:铺层方式不同时,三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料的弯曲特性曲线类似;纬纱为材料上、下层承载主体时,其弯曲性能明显好于经纱;含胶量在42%~49%范围内时,Kevlar/EP装甲材料的弯曲强度随着含胶量的增加呈现“先增加后下降”的趋势。 展开更多

关键词 Kevlar/EP装甲材料 弯曲性能 三维浅交弯联 破坏机理

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三维浅交弯联复合材料结构与力学性能研究 被引量：2

11

作者 冯古雨 曹海建 +2 位作者 钱坤 孙洁 俞科静 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期5-9,共5页

以2400tex的玻璃纤维为原料,在SGA598型三维织机上,织制出三层和六层两种三维浅交弯联机织物作为三维机织复合材料预制体,将两块三层三维浅交弯联机织物层叠在一起以保持两种机织物的纬纱层数一致。将环氧树脂E51与聚醚胺WHR-H023以质... 以2400tex的玻璃纤维为原料,在SGA598型三维织机上,织制出三层和六层两种三维浅交弯联机织物作为三维机织复合材料预制体,将两块三层三维浅交弯联机织物层叠在一起以保持两种机织物的纬纱层数一致。将环氧树脂E51与聚醚胺WHR-H023以质量比为3∶1的比例混合后制成树脂基体,采用手糊成型的方式将预制体与树脂基体按照质量比为1∶1的比例复合成型,制备出两种三维浅交弯联机织复合材料。借助Instron 3385H型万能材料试验机对材料的拉伸及弯曲力学性能进行测试;通过实验过程及对破坏断面的观察比较两种复合材料的力学性能。实验结果表明,三维浅交弯联机织复合材料在承受拉伸及弯曲载荷时,主要表现为脆性破坏模式;六层三维浅交弯联机织物作为复合材料的预制体时,该复合材料的弯曲性能和拉伸性能均优于两块三层三维浅交弯联机织物层叠在一起作为增强体的复合材料;且六层机织物可以更好地保护复合材料,提高其使用寿命。 展开更多

关键词 三维浅交弯联 环氧树脂 聚醚胺 拉伸性能 弯曲性能 破坏断面

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三维浅交弯联Kevlar/环氧树脂装甲材料弯曲性能的数值模拟 被引量：1

12

作者 王梦肖 时娟娟 +2 位作者 沈文东 黄晓梅 曹海建 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期161-164,170,共5页

为了探究三维浅交弯联芳纶1414纤维增强环氧树脂(Kevlar/EP)装甲材料在弯曲载荷下的力学响应,借助Pro/Engineer绘图软件,建立材料及弯曲压头的几何结构模型;利用ANSYS有限元软件,分析材料在0.5mm弯曲位移载荷下的力学响应。结果表明,当... 为了探究三维浅交弯联芳纶1414纤维增强环氧树脂(Kevlar/EP)装甲材料在弯曲载荷下的力学响应,借助Pro/Engineer绘图软件,建立材料及弯曲压头的几何结构模型;利用ANSYS有限元软件,分析材料在0.5mm弯曲位移载荷下的力学响应。结果表明,当三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料长度尺寸较小时,材料在弯曲载荷作用下,剪切破坏是导致材料失效的主要因素。在剪切位置处,经纱、纬纱的应力分布均为:上层>中间层>下层。经纱起主要承载作用,纬纱次之,树脂只起辅助作用。材料破坏的主要模式是树脂的碎裂、纤维与树脂的严重脱粘等。 展开更多

关键词 Kevlar/EP装甲材料 三维浅交弯联 弯曲性能 数值模拟 破坏模式

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纤维类别对三维浅交弯联复合材料弯曲性能影响的数值模拟

13

作者 冯古雨 曹海建 钱坤 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期11056-11060,共5页

借助绘图软件PRO/E建立一种三层三维浅交弯联机织复合材料结构细观模型,并借助大型有限元软件ANSYS对该复合材料的弯曲力学性能进行模拟分析。分别将纤维材料定义为玻璃纤维和碳纤维,树脂基体定义为环氧树脂E51。对比在1kN的弯曲载荷作... 借助绘图软件PRO/E建立一种三层三维浅交弯联机织复合材料结构细观模型,并借助大型有限元软件ANSYS对该复合材料的弯曲力学性能进行模拟分析。分别将纤维材料定义为玻璃纤维和碳纤维,树脂基体定义为环氧树脂E51。对比在1kN的弯曲载荷作用下,两种不同类别纤维作为增强体时的复合材料、纤维增强体和树脂基体的应力、应变分布情况,预测复合材料的破坏形式,并与实验结果定性对比。结果表明,玻纤作为增强体时比碳纤维表现出更大的弯曲应力和弯曲应变,更容易发生破坏;1kN弯曲载荷作用下复合材料的破坏形式主要为纤维增强体的变形,树脂基体的碎裂以及纤维增强体和树脂基体间的脱粘。 展开更多

关键词 纤维类别 三维浅交弯联 弯曲性能 数值模拟 碳纤维 玻璃纤维

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三维角联锁机织复合材料经纬向剪切性能有限元分析 被引量：6

14

作者 冯古雨 曹海建 +2 位作者 王新月 卢雪峰 钱坤 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期650-654,共5页

本文使用三维绘图软件Pro/E 5.0构建出三维浅交弯联机织复合材料在经纬向模型,借助有限元软件ANSYS分别对其施加相同大小的剪切载荷作用,通过数值模拟的方法计算出复合材料及其纤维与树脂组分的剪切应力、应变分布情况。通过对其应力、... 本文使用三维绘图软件Pro/E 5.0构建出三维浅交弯联机织复合材料在经纬向模型,借助有限元软件ANSYS分别对其施加相同大小的剪切载荷作用,通过数值模拟的方法计算出复合材料及其纤维与树脂组分的剪切应力、应变分布情况。通过对其应力、应变分布情况的分析,探究三维浅交弯联机织复合材料在经纬向剪切载荷作用下的力学行为,并预测其破坏模式。结果表明:复合材料在纬向的剪切性能好于经向;纤维作为主要承载体表现出较大的剪切应力与较小的剪切应变;复合材料在剪切载荷作用下的破坏形式主要为复合材料的倾斜、坍塌及分层、纤维的脆断、树脂的破碎及纤维与树脂间的脱粘。 展开更多

关键词 三维机织复合材料 浅交弯联 剪切性能 有限元分析

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2.5维碳纤维机织酚醛树脂基摩擦材料的力学性能 被引量：2

15

作者 张建民 卢雪峰 +2 位作者 钱坤 曹海建 王梦远 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期884-888 911,911,共6页

以碳纤维为原料,设计织造碳纤维体积含量约50%的浅交弯联和深交联两种典型的2.5维(2.5D)机织物,优选基体材料组分和配方,采用溶液浸渍、真空辅助相结合的成型工艺,制备出新型2.5D碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料。测试了预制体的密度、... 以碳纤维为原料,设计织造碳纤维体积含量约50%的浅交弯联和深交联两种典型的2.5维(2.5D)机织物,优选基体材料组分和配方,采用溶液浸渍、真空辅助相结合的成型工艺,制备出新型2.5D碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料。测试了预制体的密度、摩擦材料的孔隙率和密度;研究了摩擦材料弯曲、剪切性能,并分析其细观形态及破坏机理。结果表明:浅交弯联碳布密度为0.79g/cm3,深交联碳布密度为0.84g/cm3;对应的复合材料密度分别为1.44和1.37g/cm3。相同碳纤维体积含量的深交联摩擦材料的孔隙率略大于浅交弯联。在纤维体积含量相同的情况下,相较于浅交弯联摩擦材料,深交联结构具有较大的剪切强度和抗弯强度;而在弯曲载荷作用下,浅交弯联摩擦材料表现为缓慢破坏,具有较好的稳定性。 展开更多

关键词 2.5维碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料 浅交弯联 深交联 结构设计 力学性能

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