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玻璃纤维增强环氧树脂低温收缩应变的计算模型及应用

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合成树脂及塑料 2021年第1期38卷 64-68页

作者：孙静辽宁对外经贸学院辽宁大连116052

设计了玻璃纤维增强环氧树脂(GFEP)在低温条件下收缩应变的计算模型,通过对GFEP进行低温实验,得到了GFEP的力学响应。结果表明:温度低于50 K时,随着温度的升高,GFEP的横纵向收缩率均变化不大;温度高于50 K时,随着温度的升高,其横纵向收... 详细信息

设计了玻璃纤维增强环氧树脂(GFEP)在低温条件下收缩应变的计算模型,通过对GFEP进行低温实验,得到了GFEP的力学响应。结果表明:温度低于50 K时,随着温度的升高,GFEP的横纵向收缩率均变化不大;温度高于50 K时,随着温度的升高,其横纵向收缩率均增加较快;GFEP在-30℃时的拉伸强度、弹性模量较常温时大。实验测试数据与采用有限元计算的90°方向的应力-应变曲线比较吻合,两者的拉伸应力几乎无差别,验证了材料本构方程的正确性。引入有限元分析可以对GFEP的本构方程进行检验。通过Umat软件,可实现预测0°方向及90°方向材料的拉伸应力-应变曲线的非线性行为。

关键词：玻璃纤维增强环氧树脂收缩应变低温本构方程

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GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂电树枝劣化机理研究

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GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂电树枝劣化机理研究

作者：赵仁勇天津大学

学位级别：硕士

绝缘拉杆是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)断路器和隔离开关的关键部件,用于将运动从接地部分传送到高电位部分,以实现电气连接的通断,需要承受断口恢复电压与频繁机械操作,对其主绝缘材料-纤维增强环氧树脂综合性能提出了严苛要求。但... 详细信息

绝缘拉杆是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)断路器和隔离开关的关键部件,用于将运动从接地部分传送到高电位部分,以实现电气连接的通断,需要承受断口恢复电压与频繁机械操作,对其主绝缘材料-纤维增强环氧树脂综合性能提出了严苛要求。但近年来超/特高压GIS在现场调试或运行过程中多次发生绝缘拉杆内部击穿解体故障,严重威胁电网设备安全、可靠运行。本文以GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂(GFRP)为对象,研究不同纤维取向、水分含量、机械载荷对GFRP电树枝劣化的影响规律及机理,以期为绝缘拉杆设计制造和装配运维提供数据与理论支撑。主要研究工作和结论如下:(1)采用针-板电极模拟GFRP内部缺陷引发的极不均匀电场,获得了不同针电极-纤维取向下GFRP内部电树枝劣化规律,发现电树枝主要沿玻璃纤维-环氧树脂基体界面发展,并且与纤维平行/垂直布置相比,电极-纤维夹角为45°时GFRP内部电树枝劣化进程相对缓慢,且最终击穿概率更低,平均击穿时间更长。利用电场驱动电树生长(FDTG)模型从动态电场分布的角度解释了电树枝沿不同方向发展的原因,揭示了电树枝劣化程度与纤维取向之间的关系。(2)基于水分含量与受潮时间对应关系发现环氧树脂(EP)和GFRP复合材料中水分扩散行为符合自由扩散Fick模型。获得了水分含量对EP和GFRP介电性能和电树枝生长特性的影响规律,发现EP和GFRP中水分含量分别超过0.08%和0.1%时电树枝劣化程度显著增加。受潮后GFRP断口抽丝形貌表明纤维-基体界面可能因水解及湿失配应力形成了不同程度的缺陷,同时水分梯度扩散则进一步造成局部电场集中,使GFRP电树枝劣化加剧。(3)采用L型针-线电极模拟绝缘拉杆操作过程中机械应力与电场方向的耦合情况,获得了等效拉压载荷对GFRP电树枝劣化的影响规律。发现拉压载荷均会加剧GFRP中电树枝劣化程度并降低平均击穿时间。拉伸载荷作用下电树枝损伤面积增大,击穿瞬间甚至出现试样断裂情况;而压缩载荷下电树枝通道颜色较浅、分支数量少,击穿后的狭窄碳化通道会伴生球形损伤区域。GFRP界面损伤与电场仿真结果证实了拉压载荷增大会导致纤维-基体界面出现不同程度的损伤,进而引起局部电场畸变,同时伴随的高温高压与外加机械载荷共同作用加剧GFRP电树枝劣化过程。

关键词：气体绝缘金属封闭开关设备绝缘拉杆玻璃纤维增强环氧树脂电树枝劣化纤维取向水分含量机械载荷

玻璃纤维增强环氧树脂材料的电树枝生长特性及机制研究

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玻璃纤维增强环氧树脂材料的电树枝生长特性及机制研究

作者：王成华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料由于其优异的电气绝缘性能和机械性能广泛应用于电气绝缘领域,如用作复合绝缘子芯棒材料和干式电抗器绕组导体匝间绝缘材料等。玻璃纤维增强环氧树脂复合材料在制造过程中不可避免的会引入细微缺陷,这些缺... 详细信息

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料由于其优异的电气绝缘性能和机械性能广泛应用于电气绝缘领域,如用作复合绝缘子芯棒材料和干式电抗器绕组导体匝间绝缘材料等。玻璃纤维增强环氧树脂复合材料在制造过程中不可避免的会引入细微缺陷,这些缺陷导致的局部高场畸变将引发电树枝的生长。研究表明电树枝老化是导致玻璃纤维增强环氧树脂材料绝缘性能劣化的重要因素之一,但其生长特性尚不明确,生长机制有待研究。本文采用典型的针板电极系统搭建了聚合物电树枝老化试验平台,制备了玻璃纤维增强环氧树脂材料试样,研究了在电场方向分别平行和垂直于玻璃纤维情况下玻璃纤维增强环氧树脂材料中电树枝的生长特性及机制。电树枝生长和SEM（扫描电镜）实验结果表明,玻璃纤维表现出对电树枝生长的吸引作用。电树枝在玻璃纤维附近将沿玻璃纤维与环氧树脂基体的界面区域生长,且生长路径贴近玻璃纤维表面。当外施电场平行于玻璃纤维时,电树枝在玻璃纤维增强环氧树脂试样中的生长形貌表现为多分支直线式生长;当外施电场垂直于玻璃纤维时,电树枝的生长形貌表现为团聚式生长。通过局部放电测试实验,发现当电场平行于玻璃纤维时,电树枝生长过程中的局部放电PRPD谱图表现为“条纹状”,且出现了等效时长较长的局部放电脉冲团簇,由此推断局部放电向玻璃纤维与环氧树脂界面通道集中;当电场垂直于玻璃纤维时,电树枝生长过程中的局部放电PRPD谱图表现为正常的三角形,由此推断局部放电既存在于玻璃纤维界面通道中,也存在于沿电场方向生长的环氧树脂通道中。基于实验结果,建立了单根平行玻璃纤维环氧树脂中的电树枝生长仿真模型,结果表明玻璃纤维与环氧树脂界面处积聚的异极性空间电荷增强了电树枝尖端与玻璃纤维之间的电场强度,导致了电树枝向玻璃纤维生长。最后,本文探讨了玻璃纤维增强环氧树脂中的电树枝生长机制,描述了电树枝的生长过程。

关键词：玻璃纤维增强环氧树脂电树枝界面生长特性局部放电

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玻璃钢液氦杜瓦真空性能的实验研究

上海交通大学学报 1989年第4期 113-117页

作者：徐烈王如竹鲁雪生上海交通大学动力机械工程系

在最近几年中,作者研制了3台用于SQUID弱磁测量的玻璃钢液氦无磁杜瓦。在研制中我们发现,除选择合理的密封结构和合适的低温粘接剂及粘接工艺外,还必须关注玻璃钢的放气及氦渗透问题。对于这些问题,许多研究者都对它们有所关注,但尚未见详

关键词：环氧玻璃钢放气尼龙玻璃纤维增强环氧树脂真空性能液氦杜瓦实验研究

测力称重传感器应变片基底材料的无溶剂制备及性能研究

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测力称重传感器应变片基底材料的无溶剂制备及性能研究

作者：王高强哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

电阻应变式测力称重传感器在各种高精度的仪器测量中有广泛的应用，但目前我国的高精度的传感器在设计、制备等方面还比较落后，限制其发展的关键因素是应变片基底材料的生产制备工艺尚未解决。为了满足高精度传感器的使用要求，本课题... 详细信息

电阻应变式测力称重传感器在各种高精度的仪器测量中有广泛的应用，但目前我国的高精度的传感器在设计、制备等方面还比较落后，限制其发展的关键因素是应变片基底材料的生产制备工艺尚未解决。为了满足高精度传感器的使用要求，本课题研制了一种玻璃纤维（GF）增强环氧树脂复合材料的薄膜基底，并采用多种实验手段对基底材料的结构、形貌和性能进行了研究。主要研究内容和结果如下：首先，用密炼机混炼固体和液体的环氧树脂，得到无溶剂型的环氧树脂基底胶膜。用DMA分别测试了无溶剂的环氧树脂基底和传统的溶剂型的环氧树脂基底，结果显示：Tg下无溶剂的环氧树脂基底的储能模量是溶剂型环氧树脂基底储能模量的两倍，而且无溶剂环氧树脂基底的蠕变比溶剂型的环氧树脂基底的蠕变明显减小。其次，在环氧树脂中用密炼机混合不同量的1m的玻璃纤维，得到玻璃纤维增强环氧树脂基底材料。用扫描电子显微镜（SEM）观察不同玻璃纤维含量的环氧树脂，发现10%以上的玻璃纤维才能在环氧树脂中形成网状交联的结构，从而起到增强作用。用光学显微镜观察不同固化压力下的环氧树脂胶膜，发现大的压力下得到的胶膜表面光滑，于是采用加压固化。其次，用DSC研究纯环氧树脂和玻璃纤维增强环氧树脂的固化工艺。用低速升温得到纯环氧树脂的固化曲线，得到各阶段固化温度：凝胶化温度100℃，固化温度130℃，后固化温度160℃，并测试不同固化剂含量的环氧树脂的Tg，发现10%固化剂含量的环氧树脂的Tg最高。用同样的方法得到玻璃纤维增强环氧树脂的各阶段固化温度：凝胶化温度90℃，固化温度130℃，后固化温度180℃，研究不同后固化温度下基底的Tg，结果显示：后固化温度为180℃时的玻璃纤维增强环氧树脂基底可以完全固化。并用DMA和DSC分别测试不同玻璃纤维含量的环氧树脂基底的Tg，发现两种方法得到的Tg很接近。最后，用DMA和TG测试了不同玻璃纤维含量的环氧树脂基底的动态力学性能、蠕变性能和耐热性，对比不同温度、不同应力下各个基底材料的蠕变及回复情况。结果显示：低温下，各个基底蠕变均很小，温度升高，20%玻璃纤维的环氧树脂基底的抗蠕变性能明显提高，因此可提高应变片的测量精度和使用温度。热失重结果显示：20%GF的环氧树脂的起始分解温度相比纯环氧提高了40℃。

关键词：应变片基底玻璃纤维增强环氧树脂固化工艺蠕变

500kV紧凑型输电线路V形复合绝缘子屈曲特性研究

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500kV紧凑型输电线路V形复合绝缘子屈曲特性研究

作者：蔡林峰华北电力大学

学位级别：硕士

绝缘子是架空输电线路中悬挂与支撑导线的电气绝缘器件,对保障输电线路安全运行起到至关重要的作用,复合绝缘子以其良好的防污闪性能,在电网运行中得到广泛应用。与此同时,其断裂破坏故障也时有发生,造成输电线路掉串、掉线事故,威胁着... 详细信息

绝缘子是架空输电线路中悬挂与支撑导线的电气绝缘器件,对保障输电线路安全运行起到至关重要的作用,复合绝缘子以其良好的防污闪性能,在电网运行中得到广泛应用。与此同时,其断裂破坏故障也时有发生,造成输电线路掉串、掉线事故,威胁着电网的安全运行。2010年,昌平—房山500kV紧凑型线路发生国内首次有记录的复合绝缘子屈曲失效断裂事故,这与以往悬垂串、耐张串中绝缘子在轴向拉力作用下断裂的破坏形式完全不同。因此,有必要对V形复合绝缘子串的屈曲力学特性进行深入研究,为其加工工艺改进和运行更换周期确定提供参考。本文通过ANSYS建模仿真,分别基于线性、非线性大变形理论对V串的屈曲变形情况及力学特性进行了研究。分析了线路走廊途径区域的典型气象条件,分别计算出V串悬挂点的水平和垂直外载荷,确定了极端气象条件下的最大风偏角度及其对V串受力的影响。介绍了复合绝缘子及其芯棒的生产工艺特点,基于Halpin-Tsai方程理论,在ANSYS环境中建立了玻璃纤维增强环氧树脂材料的有限元模型。分别用数值法、解析法求得复合芯棒的屈曲临界载荷,对芯棒进行了非线性屈曲分析。对V串整体的屈曲失稳变形情况进行了仿真模拟。结果表明：最大风偏角大于V串夹角的一半,下风向绝缘子在轴向压力作用下发生屈曲变形;复合芯棒屈曲临界载荷的数值解和解析解相差不超过0.2%,验证了建模的有效性,第3阶屈曲模态振型与实际变形情况比较接近;对V串整体失稳变形的仿真模拟发现,中间联板偏转角度对特征值、特征矢量的影响显著。在国内对V串屈曲变形的研究中,本文首次关注中间联板偏转角度对变形情况的影响,得到了与实际工况吻合的变形、应力云图。可以在此基础上,开展进一步的研究,调整试验思路,改进试验设备。

关键词：复合绝缘子玻璃纤维增强环氧树脂有限元屈曲特性

纤维复合材料的方向性性能及与强度准则的关系

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玻璃钢 2001年第4期 5-16页

作者：周祝林徐健上海玻璃钢研究所

本文介绍纤维复合材料拉、压、剪及断纹翦切的方向性试验结果,根据纤维复合材料的宏观强度准则进行了理论计算,理论计算值与试验值相符,文中的试验数据与计算公式可供复合材料产品设计时用。

关键词：复合材料环氧玻璃钢玻璃纤维增强环氧树脂纤维平纹布强度准则计算值

欧洲远距离热能输送计划为玻璃钢开创了巨大的潜在市场

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纤维复合材料 1986年第3期 5-12页

作者： N.SPRECHER 谢怀勤欧文斯—康宁玻纤公司欧洲(比利时)分公司

总论欧洲远距离热能输送系统的迅速发展,城市供热以及地热水的使用,为玻璃钢产品提供了一个巨大的市场。玻璃钢管道应用于城市供热,在德国似乎已成为最先进的了,到1990年德国居民用热水的40%将要由城市供热工厂提供。全部投资费用为200 ... 详细信息

总论欧洲远距离热能输送系统的迅速发展,城市供热以及地热水的使用,为玻璃钢产品提供了一个巨大的市场。玻璃钢管道应用于城市供热,在德国似乎已成为最先进的了,到1990年德国居民用热水的40%将要由城市供热工厂提供。全部投资费用为200 MMM德国马克。投资中约10%将用于管道安装。一半管道的公称直径为25～150毫米,到1990年,玻璃钢管道市场将达到10 MMM 德国马克。

关键词：城市供热 FRP 热能输送玻璃钢管道供热网热水供热冷凝回水管环氧玻璃钢管玻璃纤维增强环氧树脂环氧玻璃钢供热系统热力系统区域供热管道系统欧洲

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环氧玻璃钢

建筑技术 1974年第10期 80-89页

作者：周振中北京市第六建筑工程公司四工区

玻璃钢又名玻璃纤维增强塑料,它是以合成树脂作为粘结剂,以玻璃纤维及其制品(布、带等)作增强材料制成的。因为它的比重轻、强度高、质地硬,可以和钢铁相比,其比强度(抗拉强度和重量之比)与高级合金钢相仿甚至超过,因而得名。玻璃钢的性... 详细信息

玻璃钢又名玻璃纤维增强塑料,它是以合成树脂作为粘结剂,以玻璃纤维及其制品(布、带等)作增强材料制成的。因为它的比重轻、强度高、质地硬,可以和钢铁相比,其比强度(抗拉强度和重量之比)与高级合金钢相仿甚至超过,因而得名。玻璃钢的性能,基本上取决于粘结剂合成树脂,特别在防腐、耐热、耐候等方面更是如此。由

关键词：环氧玻璃钢机械性能二酚基丙烷环氧值固化剂收缩率玻璃纤维增强环氧树脂力学性质交联剂环氧化物环氧树脂万能胶活性增韧剂