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聚甲基膦酸乙二醇酯阻燃玻纤增强环氧树脂层压板的研制

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化工新型材料 2024年第S1期52卷 326-330,336页

作者：夏宇轩钱中华李玥翯姜大伟孙才英东北林业大学奥林学院哈尔滨150040 东北林业大学化学化工与资源利用学院黑龙江省阻燃材料分子设计与制备重点实验室哈尔滨150040

环氧玻纤层压板广泛应用于多种领域,但该层压板具有易燃性。为了提高其阻燃性能,使用了实验室自制的一种新型磷系阻燃剂聚甲基膦酸乙二醇酯作为反应型阻燃剂进行阻燃改性。用阻燃剂与4,4-二氨基二苯甲烷固化剂,双酚A型环氧树脂制备树脂... 详细信息

环氧玻纤层压板广泛应用于多种领域,但该层压板具有易燃性。为了提高其阻燃性能,使用了实验室自制的一种新型磷系阻燃剂聚甲基膦酸乙二醇酯作为反应型阻燃剂进行阻燃改性。用阻燃剂与4,4-二氨基二苯甲烷固化剂,双酚A型环氧树脂制备树脂体系,对树脂基体黏度进行测试。然后将树脂基体浸胶到偶联剂KH550处理过的玻璃布上形成半固化片,并对半固化片性能进行了测试。多层半固化片热压为层压板,进行了层压板氧指数、垂直燃烧等级、弯曲性能测试、冲击强度和吸水率测试。结果表明:聚甲基膦酸乙二醇酯对该层压板的阻燃性能有显著性提高,当阻燃剂添加量3.1%,层压板通过UL-94 V-0级别且LOI为29.2%。阻燃剂添加量在3.1%以内对力学性能影响较小,弯曲强度基本稳定在500~520MPa之间,冲击强度基本稳定在145~165kJ/m^(2)之间,吸水率基本稳定在0.04%~0.06%之间。

关键词：环氧树脂聚甲基膦酸乙二醇酯磷系阻燃剂层压板

含开孔与含裂缝的复合材料层压板拉伸剩余强度评估

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复合材料科学与工程 2024年第2期 27-34页

作者：汪厚冰邓凡臣魏宏艳李新祥杨胜春中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

为研究含开孔和裂缝的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层压板在拉伸载荷作用下的剩余强度,针对四种典型铺层、两类损伤形式、四种损伤尺寸的约200件试验件进行了试验研究。结果表明:对于具有相同铺层、相同宽度的复合材料层压板,开孔直... 详细信息

为研究含开孔和裂缝的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层压板在拉伸载荷作用下的剩余强度,针对四种典型铺层、两类损伤形式、四种损伤尺寸的约200件试验件进行了试验研究。结果表明:对于具有相同铺层、相同宽度的复合材料层压板,开孔直径与裂缝长度相等时,两类层压板有相同的剩余强度;加载过程中,裂缝根部较早出现裂缝、分层,应力重新分配,降低了裂缝根部的应力集中。基于损伤区纤维断裂判据、经典层压板理论及复变函数理论的强度计算方法能较准确地计算出含开孔的复合材料层压板剩余强度;计算含裂缝复合材料层压板剩余强度时可将裂缝损伤等效为开孔损伤,计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：开孔裂缝层压板损伤容限剩余强度复合材料

CFRP层压板脱黏缺陷红外脉冲热波层析成像检测

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北京航空航天大学学报 2023年第7期49卷 1847-1856页

作者：钟佳岑徐浩军魏小龙韩欣珉常怡鹏空军工程大学航空工程学院西安710038

为实现基于红外脉冲热波成像检测碳纤维增强塑料(CFRP)层压板脱黏缺陷的三维层析成像,完善外场定量检测保障体系,提高层压板在服役过程中的安全性和可靠性,开展了红外脉冲热波层析成像方法与检测技术研究。制备了一种人工脱粘缺陷试样,... 详细信息

为实现基于红外脉冲热波成像检测碳纤维增强塑料(CFRP)层压板脱黏缺陷的三维层析成像,完善外场定量检测保障体系,提高层压板在服役过程中的安全性和可靠性,开展了红外脉冲热波层析成像方法与检测技术研究。制备了一种人工脱粘缺陷试样,采用红外脉冲热波层析成像检测技术对脱粘缺陷进行检测,分析了脱粘区和非脱粘区的表面热信号瞬态响应过程及红外脉冲热波层析成像对脱粘缺陷的检测能力。通过脱粘区与非脱粘区基于对数多项式拟合的重构热信号差,计算得到热信号极值时间图像,分析了脱粘区极值时间变化规律及缺陷状态;采用核函数模糊C均值聚类对相同缺陷深度对应的极值时间数组进行二分类,由此计算数组平均值作为缺陷对应极值时间;将该时间与脱粘区极值时间数组建立统计关系来构造断层图像序列,并计算其对应的缺陷深度;在此基础上,利用等值面绘制方法实现层压板脱粘缺陷三维可视化。研究表明,红外脉冲热波层析成像能够定量检测CFRP层压板脱粘缺陷,准确可靠显示层压板内部缺陷的分布和形貌,检测缺陷深度与实际缺陷深度的最大相对偏差低于15%,对工程应用具有一定指导意义。

关键词：碳纤维增强塑料层压板脱黏缺陷红外脉冲热波成像层析检测

剪切载荷下圆形和菱形开口层压板承载能力对比研究

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机械强度 2022年第4期44卷 819-824页

作者：高伟姚雄华张文军航空工业第一飞机设计研究院结构设计研究所西安710089

基于剪切载荷工况,采用试验和数值计算模拟方法研究含圆形开口、菱形开口复合材料层压板承载能力及其失效模式。研究结果表明:层压板重量相同、开口可达性相同和铺层角度信息相同的前提下,菱形开口层压板承载能力大于圆形开口层压板承... 详细信息

基于剪切载荷工况,采用试验和数值计算模拟方法研究含圆形开口、菱形开口复合材料层压板承载能力及其失效模式。研究结果表明:层压板重量相同、开口可达性相同和铺层角度信息相同的前提下,菱形开口层压板承载能力大于圆形开口层压板承载能力;基于非线性连续介质损伤力学(CDM),采用最大应变失效准则预测纤维损伤、三维非线性Puck失效准则预测基体损伤,构建含开口层压板三维有限元模型并进行数值计算模拟,通过与试验结果对比,表明该模型能有效预测含开口层压板承载能力及其失效模式。

关键词：复合材料层压板开口连续介质损伤力学失效模式

层压板双面挖补修理的拉伸性能研究及参数分析

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复合材料学报 2012年第1期29卷 176-182页

作者：郭霞关志东刘遂刘佳刘卫平北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国商用飞机有限责任公司上海飞机制造有限公司上海200436

对含穿透型损伤层压板双面挖补胶接修补件的拉伸性能及主要影响参数进行了试验研究。结果表明:双面挖补后的失效拉伸强度恢复率能够达到80%;当挖补斜度1∶40、覆盖层取3层、且靠近母板的铺层方向与母板的最外层的铺层方向保持一致时,强... 详细信息

对含穿透型损伤层压板双面挖补胶接修补件的拉伸性能及主要影响参数进行了试验研究。结果表明:双面挖补后的失效拉伸强度恢复率能够达到80%;当挖补斜度1∶40、覆盖层取3层、且靠近母板的铺层方向与母板的最外层的铺层方向保持一致时,强度恢复率较大;使用双面挖补后,母板厚度、母板铺层方式对强度恢复率的影响不大。同时应用有限元软件ABAQUS,采用三维实体单层设置建模方式对双面挖补层压板的拉伸性能进行了数值模拟,模拟计算结果与试验结果基本相符。

关键词：层压板双面挖补穿透型损伤挖补斜度强度恢复率有限元模拟

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苎麻/苯并噁嗪层压板的制备及其阻燃改性

高校化学工程学报 2015年第2期29卷 366-371页

作者：闫红强王华清程捷方征平浙江大学宁波理工学院高分子材料与工程研究所浙江宁波315100 浙江纺织服装职业技术学院浙江宁波315211

采用聚磷酸铵(APP)和磷氮类阻燃剂(NEWRAY911)对苎麻/苯并噁嗪树脂层压板进行阻燃改性,并通过万能材料试验机、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧实验、热失重仪(TG)和微型燃烧量热仪(MCC)对层压板性能进行分析。实验结果表明:经过APP改性后的... 详细信息

采用聚磷酸铵(APP)和磷氮类阻燃剂(NEWRAY911)对苎麻/苯并噁嗪树脂层压板进行阻燃改性,并通过万能材料试验机、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧实验、热失重仪(TG)和微型燃烧量热仪(MCC)对层压板性能进行分析。实验结果表明:经过APP改性后的层压板LOI有明显的增加,但只有当APP添加量达到7%时层压板的垂直燃烧才能通过V0级,且APP过多的添加也使层压板的力学性能有较大的损伤。采用NEWRAY911阻燃改性苎麻织物不仅可以使层压板的阻燃性能得到改善,同时也减少APP的添加量,使苎麻/苯并噁嗪树脂层压板在阻燃改性的同时保持了良好的力学性能。经APP和NEWRAY911改性后的层压板明显减缓了分解速率、燃烧热释放量及释放速率,提高了热分解的残炭量。

关键词：苎麻苯并噁嗪树脂层压板阻燃热分解微型燃烧量热仪

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含缺陷复合材料层压板的压缩破坏机理

航空学报 1991年第3期12卷 A105-A113页

作者：沈真陈普会刘俊石史庆起飞机强度研究所

本文综述了含缺陷(包括孔及冲击损伤)复合材料层压板在压缩载荷作用下的破坏机理及破坏模式,特别是对层压板构成最大威胁的低能量冲击损伤机理及压缩破坏模式作了比较深入的论述,总结出了四种破坏模式,并从分层断裂力学的观点出发给出... 详细信息

本文综述了含缺陷(包括孔及冲击损伤)复合材料层压板在压缩载荷作用下的破坏机理及破坏模式,特别是对层压板构成最大威胁的低能量冲击损伤机理及压缩破坏模式作了比较深入的论述,总结出了四种破坏模式,并从分层断裂力学的观点出发给出了解决含低能量冲击损伤层压板的压缩剩余强度估算的途径。

关键词：复合材料层压板压缩机理研究

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复合材料层压板低速冲击行为及剩余拉伸强度

北京航空航天大学学报 2021年第6期47卷 1220-1232页

作者：管清宇冯剑飞夏品奇吴光辉南京航空航天大学航空学院南京210016 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院复合材料中心上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院试验验证中心上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海201210

通过实验研究了复合材料层压板的低速冲击行为和剩余拉伸强度。首先,通过冲击实验研究了冲头类型和铺层形式对层压板冲击响应的影响,并通过凹坑深度、损伤投影面积、冲击力和冲击能量转化等对冲击损伤特性进行评估。其次,通过准静态拉... 详细信息

通过实验研究了复合材料层压板的低速冲击行为和剩余拉伸强度。首先,通过冲击实验研究了冲头类型和铺层形式对层压板冲击响应的影响,并通过凹坑深度、损伤投影面积、冲击力和冲击能量转化等对冲击损伤特性进行评估。其次,通过准静态拉伸实验调查了层压板的冲击后拉伸响应和剩余拉伸强度。最后,分析了冲头类型和铺层形式对层压板冲击行为和剩余拉伸强度的影响机理。结果表明:冲头类型对层压板冲击损伤的影响与冲击接触面投影面积和凹坑深度的函数关系密切相关;在较高的冲击能量下,条刃形冲头是造成损伤的关键冲击威胁,而立方角形冲头造成的损伤相对不严重;铺层形式对层压板的冲击损伤阻抗性能和拉伸断裂形貌有明显的影响。

关键词：复合材料层压板冲头形状冲击行为拉伸强度

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复合材料层压板冲击后压缩强度拟合模型

上海交通大学学报 2021年第11期55卷 1459-1466页

作者：管清宇夏品奇郑晓玲吴光辉南京航空航天大学航空学院南京210016 中国商飞上海飞机设计研究院复合材料中心上海201210 中国商飞上海飞机设计研究院上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海200126

碳纤维增强的环氧树脂复合材料广泛地应用于飞机的主要承力结构,其冲击后压缩强度是损伤容限评估的重要内容.目前工程上主要利用大量试验获取冲击后压缩强度,对此需要开发一套简便的数学模型以描述冲击后压缩强度规律.提出一种全新的用... 详细信息

碳纤维增强的环氧树脂复合材料广泛地应用于飞机的主要承力结构,其冲击后压缩强度是损伤容限评估的重要内容.目前工程上主要利用大量试验获取冲击后压缩强度,对此需要开发一套简便的数学模型以描述冲击后压缩强度规律.提出一种全新的用于拟合复合材料层压板冲击后压缩强度数据的数学模型.采用该模型和初始模型参数,可以将不同冲击能量下的冲击后压缩强度数据转化为某一等效无损伤压缩强度数据,进而采用极大似然估计法对其进行正态分布拟合,得到正态分布的标准差.重复以上步骤,直至获得标准差的极小值,即可确定冲击后压缩强度数据拟合模型参数的最佳估计值.为了进一步表明该模型的适用性,进行不同厚度、铺层比例和材料类型的冲击后压缩试验,并采用该模型拟合试验数据.结果表明该模型对不同厚度、铺层比例和材料类型的冲击后压缩试验数据均具有较好的适用性.

关键词：复合材料层压板冲击损伤压缩强度拟合模型极大似然估计