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碳纤维增强树脂基复合材料的电子束辐射固化特性及工艺优化研究

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复合材料科学与工程 2024年

作者：张静静梁森青岛市多功能结构复合材料技术创新中心青岛理工大学机械与汽车工程学院

在对高性能碳纤维增强树脂基复合材料绿色成形制造技术的探索中，电子束因常温固化、构件残余应力小且固化速度快等优势，被认为是极具应用前景的非热压罐固化技术。围绕碳纤维/环氧树脂基复合材料的高能电子束固化工艺，对比研究了两... 详细信息

在对高性能碳纤维增强树脂基复合材料绿色成形制造技术的探索中，电子束因常温固化、构件残余应力小且固化速度快等优势，被认为是极具应用前景的非热压罐固化技术。围绕碳纤维/环氧树脂基复合材料的高能电子束固化工艺，对比研究了两种辐射方式下（仅辐射单层预浸带、辐射层合板）20 kGy～200 kGy剂量的电子束对预浸带固化度的影响，明确了固化度随着剂量增加而提高的演变趋势；测试并分析了辐射剂量率对固化度的影响规律，明晰了温升效应促进固化的作用机制；结合层间破坏微观形貌，探索了剂量及剂量率对层间剪切强度的协同影响，获得了高性能层合板制备的工艺优化方法。

关键词：碳纤维/树脂复合材料电子束固化固化度界面剪切强度辐射剂量

连续阻尼夹嵌结构复合材料的弯曲疲劳特性研究

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化工新型材料 2024年第7期52卷 171-175,181页

作者：朱笛梁森青岛理工大学机械工程学院青岛266525

为了研究连续阻尼夹嵌结构复合材料(CDSSC)的弯曲疲劳特性,采用120℃共固化工艺制备了CDSSC试件并进行了静载三点弯曲试验和三点弯曲疲劳试验。在静载三点弯曲试验中,运用ANSYS数值模拟与试验结果共同求解出CDSSC外载荷与弯曲应力的线... 详细信息

为了研究连续阻尼夹嵌结构复合材料(CDSSC)的弯曲疲劳特性,采用120℃共固化工艺制备了CDSSC试件并进行了静载三点弯曲试验和三点弯曲疲劳试验。在静载三点弯曲试验中,运用ANSYS数值模拟与试验结果共同求解出CDSSC外载荷与弯曲应力的线性公式;在三点弯曲疲劳试验中,采用线性公式求解出不同等级的应力水平并对CDSSC施加等效的疲劳循环载荷,试验结束后通过拟合得到CDSSC的疲劳-寿命(S-N)曲线。采用相同疲劳循环载荷研究了阻尼层厚度对CDSSC疲劳寿命的影响。结果表明:CDSSC疲劳失效的主要形式是层间滑移,且不会发生脆性断裂;疲劳寿命主要受材料中阻尼层的影响,当阻尼层厚度达到0.3mm时,疲劳寿命明显缩短,此后疲劳寿命趋于平稳;当阻尼层厚度为0.1mm时,CDSSC的疲劳性能最佳。

关键词：连续阻尼夹嵌结构复合材料疲劳特性三点弯曲疲劳-寿命(S-N)曲线

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共固化多层阻尼夹嵌复合材料梁的自由振动分析

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应用力学学报 2024年第2期41卷 297-308页

作者：孙兴帅梁森杨功先青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

为获得大阻尼复合材料结构,开展了共固化多层阻尼膜夹嵌复合材料梁的动力学性能研究。基于一阶剪切变形理论和Hamilton原理,提出并推导了该结构的动力学方程,运用变分原理和伽辽金法求解了,在固支边界条件下的自由振动特性理论解,通过... 详细信息

为获得大阻尼复合材料结构,开展了共固化多层阻尼膜夹嵌复合材料梁的动力学性能研究。基于一阶剪切变形理论和Hamilton原理,提出并推导了该结构的动力学方程,运用变分原理和伽辽金法求解了,在固支边界条件下的自由振动特性理论解,通过仿真和试验对理论可行性进行了验证,揭示了参数变化对一阶固有频率和阻尼比的影响,为多层阻尼膜在复合材料结构中的优化设计提供了理论依据。

关键词：多层阻尼膜夹嵌复合材料梁固支边界固有振动伽辽金法模态试验

基于大数据变量最优组合的违约预测模型——以中国小企业为例

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系统工程理论与实践 2024年第3期44卷 912-931页

作者：沈隆周颖大连理工大学经济管理学院大连116024

以提升商业银行企业客户信用风险识别和管理水平为目的,本文提出了一种系统的违约预测方法.一是在高维大数据变量集的构建上,通过基尼指数最小,反推出指标区间划分的最优切分点,确保决策树群中的每一个路径能最大限度地区分客户违约与否... 详细信息

以提升商业银行企业客户信用风险识别和管理水平为目的,本文提出了一种系统的违约预测方法.一是在高维大数据变量集的构建上,通过基尼指数最小,反推出指标区间划分的最优切分点,确保决策树群中的每一个路径能最大限度地区分客户违约与否,并把每一个路径作为一个虚拟变量,即客户属于这个路径则变量数值取1,否则为0.二是在虚拟变量的降维上,通过Lasso回归的违约预测误差最小,反推一组最优的虚拟变量组合.三是以客户判对率之和最高反推逻辑回归模型的最优违约预测临界点,提高了违约企业预测的准确率.实证研究表明,1)决策树路径变量的违约鉴别能力要强于原始信用指标,信息含量更丰富.2)净利润现金含量,城市居民人均可支配收入和企业法律纠纷情况指标对中国小企业的违约预测具有重要影响,这3个指标的个数占比是3.704%,精度贡献占比却达到了41.639%.3)该方法在准确性和稳健性方面优于对比模型,可以揭示影响企业信用风险的关键因素和关键阈值,为商业银行授信审批和贷前审查工作提供依据.且该方法可以拓展到个人以及大、中型企业违约预测模型的构建.

关键词：违约预测大数据决策树路径变量 Lasso 违约预测临界点

嵌入式共固化缝合阻尼复合材料梁的自由振动分析

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振动与冲击 2024年第10期43卷 205-214,222页

作者：刘昭阳梁森胡子健孙瑞骏青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

嵌入式共固化缝合阻尼复合材料(embedded co-cured stitched damping composite, ECSDC)相对于传统的复合材料具有高比刚度、高比强度,高层间结合性能及三向力学可设计性等优点。运用Hamilton原理、结合能量法和复刚度法,推导出ECSDC梁... 详细信息

嵌入式共固化缝合阻尼复合材料(embedded co-cured stitched damping composite, ECSDC)相对于传统的复合材料具有高比刚度、高比强度,高层间结合性能及三向力学可设计性等优点。运用Hamilton原理、结合能量法和复刚度法,推导出ECSDC梁结构的动力学微分方程表达式,通过将该偏微分方程转化为线性齐次方程组的方式,代入对边简支的边界条件,进而得到该模型的理论解。作为算例,通过进行模态试验、运用ANSYS有限元模拟和MATLAB数值计算研究了ECSDC梁的典型结构,三者所得的结果吻合较好,验证了该理论模型和方法的准确性。在此基础上,用验证的理论模型研究了设计参数对ECSDC梁结构固有振动特性的影响。结果表征了嵌入式共固化缝合阻尼复合材料梁结构比连续阻尼夹嵌复合材料梁结构具有更高的抗弯刚度,为缝合阻尼复合材料动态特性研究提供了理论层面的新思路。

关键词：复合材料缝合阻尼自由振动动力学模态试验

A171/GO联合改性UHMWPE纤维嵌入NBR阻尼薄膜复合材料的界面结合性能研究

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化工新型材料 2024年第5期52卷 167-171,175页

作者：王风全梁森田程刘龙郭健青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

超高分子量聚乙烯纤维(UHMWP)表面光滑且由于特殊的分子结构使得表面化学活性较低,在与各种基体制备复合材料时难以得到理想的层间力学性能。为改善UHMWPE纤维与阻尼材料丁腈橡胶(NBR)之间的界面结合性能,首先使用酸性高锰酸钾溶液对UHM... 详细信息

超高分子量聚乙烯纤维(UHMWP)表面光滑且由于特殊的分子结构使得表面化学活性较低,在与各种基体制备复合材料时难以得到理想的层间力学性能。为改善UHMWPE纤维与阻尼材料丁腈橡胶(NBR)之间的界面结合性能,首先使用酸性高锰酸钾溶液对UHMWPE纤维液相进行氧化,在纤维表面引入极性含氧基团;然后以乙烯基三甲氧基硅烷(A171)作为中间偶联层在UHMWPE纤维上接枝氧化石墨烯(GO),制备出GO功能化UHMWPE纤维,使得纤维表面粗糙且极性显著提高,改善了UHMWPE纤维与NBR之间的层间性能。借助分子动力学模拟软件Materials Studio(MS)构建各材料模型,从结合能、自由能等微观角度预测实验方案的可行性,并根据模拟结果制作实验试件,最后通过红外光谱分析、电子显微镜、H抽出、层间剪切实验来测试表征试件性能。模拟与实验结果表明,经改性处理的UHMWPE纤维分子短链与NBR分子间结合能提高了4.785kcal/mol;UHMWPE纤维从NBR中抽出的H抽出力提高了67.3%;使用改性后纤维制作的嵌入式共固化阻尼复合材料板阻尼层的层间剪切力提高了43.2%。

关键词：超高分子量聚乙烯氧化石墨烯接枝改性分子动力学界面结合性能

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与乙烯基酯共固化氢化羧基丁腈橡胶复合材料的研制与性能表征

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化工新型材料 2024年

作者：石豪启梁森黄效建张宗顺吴召琦青岛理工大学机械与汽车工程学院

提出了一种与乙烯基酯共固化氢化羧基丁腈橡胶复合材料的研制与性能表征，制备了一种抗腐蚀性能优异的乙烯基酯树脂基复合材料，采用分子动力学Materials Studio预测了氢化羧基丁腈橡胶与乙烯基酯树脂是否发生共固化反应。根据乙烯基酯... 详细信息

提出了一种与乙烯基酯共固化氢化羧基丁腈橡胶复合材料的研制与性能表征，制备了一种抗腐蚀性能优异的乙烯基酯树脂基复合材料，采用分子动力学Materials Studio预测了氢化羧基丁腈橡胶与乙烯基酯树脂是否发生共固化反应。根据乙烯基酯树脂固化特点，研发出一种在150℃下与乙烯基酯共固化的粘弹性阻尼材料，通过层间剪切试验分析粘弹性材料厚度对乙烯基酯树脂基复合材料阻尼性能与层间剪切力的相关性，并结合X射线光电子能谱分析与傅里叶红外光谱分析得到了乙烯基酯树脂基复合材料的界面结合机理。

关键词：分子动力学模拟阻尼材料正交试验法界面结合机理

不平衡电网下无刷双馈风电系统的虚拟同步发电机控制

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电网技术 2024年第6期48卷 2426-2435,I0049页

作者：金石梁帅施隆沈阳工业大学电气工程学院辽宁省沈阳市110870

无刷双馈发电机(brushless doubly-fed reluctance generator,BDFG)在风力发电领域有着广阔的应用前景。基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的无刷双馈风电系统具有一定的电网频率支撑能力,但在电网电压不平衡工况... 详细信息

无刷双馈发电机(brushless doubly-fed reluctance generator,BDFG)在风力发电领域有着广阔的应用前景。基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的无刷双馈风电系统具有一定的电网频率支撑能力,但在电网电压不平衡工况下运行性能较差。提出了一种不平衡电网工况下无刷双馈风电系统的虚拟同步发电机策略,来降低不平衡的电网电压对BDFG系统的影响;其核心思想为使用原有BDFG-VSG来控制正序分量,在功率绕组正向同步旋转坐标系下使用基于降阶广义积分器(reduced order generalized integrator,ROGI)的直接谐振控制调节负序分量。详细分析了电网电压不平衡对BDFG各电量的影响,据此提出了5种可供选择的优化目标,最后通过仿真验证了该策略的有效性。所提出的策略可抑制不平衡电网工况下BDFG的各电量中的负序分量或二倍频分量,无需计算负序电流的参考值,对电网具有友好性。

关键词：无刷双馈发电机不平衡电网虚拟同步发电机降阶广义积分器直接谐振控制

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含镍铬合金丝纬编电加热层复合材料的层间剪切性能

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纺织学报 2024年第4期45卷 89-95页

作者：冯亚孙颖崔艳超刘梁森张宏亮胡俊军居傲陈利天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室天津300387 天津航空机电有限公司天津300308

为开发既具有电加热功能特性又满足承载结构基本力学性能要求的玻璃纤维/环氧层合复合材料,选取3种直径的镍铬合金丝,设计制备了平针、罗纹和双罗纹3种组织结构的纬编电加热织物,以镍铬合金丝纬编织物作为中间电加热层,优选热压罐复合... 详细信息

为开发既具有电加热功能特性又满足承载结构基本力学性能要求的玻璃纤维/环氧层合复合材料,选取3种直径的镍铬合金丝,设计制备了平针、罗纹和双罗纹3种组织结构的纬编电加热织物,以镍铬合金丝纬编织物作为中间电加热层,优选热压罐复合成型工艺,制备了玻璃纤维/环氧层合复合材料。利用红外热像仪和万能试验机分别测试了复合材料的电加热性能和层间剪切性能。结果表明:在8 V直流电压下,6种复合材料均能升温到37℃以上,最高可达72℃,耗时30 s;最高平衡温度与镍铬合金丝直径成正相关,平针组织复合材料最高平衡温度最高,双罗纹组织复合材料表面温度均匀性最好;含镍铬合金丝纬编电加热层的玻璃纤维/环氧层合复合材料层间剪切强度相较于不含电加热层复合材料层间剪切强度保留率为74.1%~97.4%。初步研究工作表明,含镍铬合金丝纬编电加热层复合材料可同时实现玻璃纤维/环氧层合复合材料功能与结构的兼顾,有望满足直升机发动机进气道防/除冰系统的设计需求。

关键词：复合材料纬编织物镍铬合金丝电热性能层间剪切强度