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航空材料学报 1999年第3期19卷 51-56页

作者：包亦望左岩石新勇马眷荣中国建筑材料科学研究院北京100024

分析了膨胀系数相差一个数量级的两种透明材料的非对称层合结构在均匀变温下的热应力分布以及应力与材料参数、几何尺寸的关系。推导了含软胶夹层梁的热应力表达式。为无机与有机玻璃的复合结构作为飞机风挡的可行性分析提供理论基础。

关键词：热应力软硬层合胶层风挡层合玻璃飞机

有机硅改性聚氨酯的制备及其对有机-无机层合玻璃性能的影响

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航空材料学报 2021年第1期41卷 60-66页

作者：李映德卢金山钟凡南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063 福州瑞克布朗医药科技有限公司福州350108

以聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为合成单体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为有机硅源,采用预聚体法合成有机硅改性聚氨酯,并以其为中间粘接层,制备有机-无机层合玻璃。研究不同有机硅含量对改性聚氨酯光学性能、机械性能以及有机-无... 详细信息

以聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为合成单体,γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为有机硅源,采用预聚体法合成有机硅改性聚氨酯,并以其为中间粘接层,制备有机-无机层合玻璃。研究不同有机硅含量对改性聚氨酯光学性能、机械性能以及有机-无机层合玻璃界面粘接性能的影响。结果表明:在相同聚合条件下,随着KH-550含量增加,聚氨酯聚合程度降低,导致透明度降低、雾度增大,表面硬度降低;改性聚氨酯初始储能模量先增大后减小,硬段的玻璃化转变温度先增大后减小,均在KH-550添加量为1%时达到最大值。以聚氨酯胶层作为层合玻璃中间层,未改性的层合玻璃界面剪切强度为6.7 MPa,含有0.5%KH-550的层合玻璃界面剪切强度达到7.7 MPa。

关键词：有机硅聚氨酯层合玻璃光学性能界面粘接性能

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层合玻璃热应力的数值模拟

太原理工大学学报 2008年第S2期39卷 277-279页

作者：勾靖国沙风焕赵隆茂太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所山西太原030024

用三维有限元程序LS-DYNA对由两种透明材料组成的层合玻璃在均匀变温下的热应力进行了数值模拟,得到了层间剪应力的分布,并分析了材料和胶层厚度对层间剪应力的影响:当材料相同时,胶层厚度越大层间剪应力越小;当胶层厚度相同时,材料热... 详细信息

用三维有限元程序LS-DYNA对由两种透明材料组成的层合玻璃在均匀变温下的热应力进行了数值模拟,得到了层间剪应力的分布,并分析了材料和胶层厚度对层间剪应力的影响:当材料相同时,胶层厚度越大层间剪应力越小;当胶层厚度相同时,材料热膨胀系数相差越大层间剪应力越大。

关键词：热应力层合玻璃数值模拟

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层合玻璃热变形的实验研究和数值分析

层合玻璃热变形的实验研究和数值分析

作者：勾靖国太原理工大学

学位级别：硕士

飞机在高速飞行中由于气动加热和环境温度的变化,使风挡舱盖表面温度急剧上升。由于约束的限制,工作温度的变化及温度梯度的存在,致风挡发生一定的弯曲变形,对风挡的位移和应力有一定的影响。飞机风挡玻璃不仅要求具有高的强度,而且工... 详细信息

飞机在高速飞行中由于气动加热和环境温度的变化,使风挡舱盖表面温度急剧上升。由于约束的限制,工作温度的变化及温度梯度的存在,致风挡发生一定的弯曲变形,对风挡的位移和应力有一定的影响。飞机风挡玻璃不仅要求具有高的强度,而且工作中经受温度的剧烈变化是一个不可避免的问题。风挡材料是一种层合玻璃,层合玻璃是由较大弹性模量的透明材料和较小剪切模量的软胶层层合而成,两层透明材料通过中间的软胶层粘结。因软胶层的剪切模量与温度相关,随温度升高而减小,温度降低而增大,所以层合玻璃的力学性能受环境温度的影响很大。此外,由于各层材料之间热膨胀系数有很大的差异,所以温度变化会引起很大的层间剪应力,层间剪应力对风挡的力学性能有很重要的影响。因此研究飞机风挡在温度载荷作用下的层间剪应力分布具有重要意义。本文用云纹干涉法对风挡材料试件进行了热变形实验研究,从20℃逐渐升温到50℃,每升高10℃记录干涉条纹图,得到了高分辨率的云纹图。由此计算出层间剪应力沿纵向的分布情况。同时采用结构非线性动力分析程序LS-DYNA对层间剪应力沿纵向分布情况进行了数值模拟,给出了层间剪应力沿纵向的分布。有限元模拟结果和云纹干涉法的实验研究对比表明,两者变化趋势相同。即层间剪应力由对称中心向边缘逐渐增大,在对称中心为零,边缘处最大。如果仅考虑温度载荷对层间剪应力的影响,透明件材料相同时,胶层厚度越大层间剪应力越小;当胶层的厚度相同时,各层材料的热膨胀系数差别越大层问剪应力越大。同时理论分析了膨胀系数相差一个数量级的两种透明材料的非对称层合结构在均匀变温下的热应力的分布。为层合玻璃复合结构作为飞机风挡的可行性分析提供理论基础。

关键词：云纹干涉法层合玻璃热应变数值模拟

有机—无机层合玻璃PMMA-PU界面中间层制备及其性能研究

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有机—无机层合玻璃PMMA-PU界面中间层制备及其性能研究

作者：丛欣泉南昌航空大学

学位级别：硕士

有机—无机层合玻璃是由无机玻璃和有机透明材料通过中间胶层粘接的复合透明材料,它兼具了无机玻璃高强度、耐候性以及有机透明材料轻质、抗冲击的优异特性,是飞行器风挡的理想材料。目前有机―无机层合玻璃面临的主要问题是粘接界面脱... 详细信息

有机—无机层合玻璃是由无机玻璃和有机透明材料通过中间胶层粘接的复合透明材料,它兼具了无机玻璃高强度、耐候性以及有机透明材料轻质、抗冲击的优异特性,是飞行器风挡的理想材料。目前有机―无机层合玻璃面临的主要问题是粘接界面脱胶失效,影响其可靠性及使用寿命。本文从中间层性能角度入手,采用同步聚合法制备PMMA-PU复合材料,研究组分构成和功能单体添加量对PMMA-PU复合材料结构和性能的影响;采用溶解―扩散法制备PMMA-PU梯度材料,系统研究PU预聚工艺对PMMA-PU梯度材料结构和性能的影响;将上述两种材料作为中间层,采用热压工艺制备有机―无机层合玻璃,研究层合玻璃光学性能、力学性能和湿热老化性能与中间层的内在联系,为研制高性能有机―无机层合玻璃提供理论依据。PMMA-PU复合材料研究表明,组分和交联剂对于材料性能有极大影响,其余功能单体的作用较小。随着主体组分含量的提高,复合材料透明度明显升高。PMMA为主体复合材料随PU含量增加,抗冲击性能显著提升,但拉伸性能和耐热性有所降低。与此同时,材料表面致密度增大,微区尺寸由最大3 mm逐渐减小。当PMMA/PU=8:2时,材料综合性能最佳,透明度为91.9%,拉伸强度达到37.7 MPa,冲击强度19.3 kJ/m2,邵氏硬度86.4?,弹性模量3.0 GPa。PU为主体复合材料随PMMA含量增加,其拉伸强度和硬度明显增大,材料表面致密度提高,微区尺寸减小。热机械分析表明,不同相的玻璃化转变温度随着主体组分含量升高而相互远离,弹性模量随着PMMA含量的增加而升高。PMMA-PU梯度材料研究表明,梯度区的形成与PU预聚温度和预聚时间密切相关。随着PU预聚温度升高以及预聚时间延长,材料透明度和抗冲击强度先上升后下降。预聚温度为65℃,预聚时间为4 h时,材料综合性能最佳,透明度80.1%,冲击强度达到177.8 kJ/m2,PMMA侧邵氏硬度84.3?,PU侧邵氏硬度73?,并在显微结构中出现定向的组分梯度变化区。层合玻璃研究表明,以复合材料和梯度材料为中间层,制备出的有机―无机层合玻璃随中间层PU含量增大,光学性能变化趋势与中间层基本相似,剪切强度先上升后下降。以PU含量为85%的复合材料制备出的有机―无机层合玻璃性能最佳,透明度为88.7%,剪切强度达到2.81MPa。层合玻璃湿热老化实验表明,随着湿热老化时间延长,两种中间层制备的层合玻璃透明度均下降,剪切强度持续升高。PU含量为80%的梯度材料制备的层合玻璃,其透明度保持在82%,剪切强度由1.22 MPa增长至2.26 MPa。使用梯度中间层制备的层合玻璃湿热老化性能更优。

关键词：无机玻璃有机玻璃层合玻璃聚氨酯梯度材料

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基于ANSYS航空层合玻璃的热应力分析

兵器材料科学与工程 2010年第6期33卷 1-3页

作者：韩文梅陈敬芬薛春霞关学峰太原理工大学采矿工艺研究所山西太原030024 中北大学理学院力学系山西太原030051

基于ANSYS对航空层合玻璃的热应力进行仿真分析,讨论不同组分材料(聚碳酸酯PC、聚氨酯胶片PU和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)和不同厚度层合玻璃的热应力变化。结果表明,在不同温度下VON MISES应力的最小值出现在PC外侧,最大值出现在PC和PU的... 详细信息

基于ANSYS对航空层合玻璃的热应力进行仿真分析,讨论不同组分材料(聚碳酸酯PC、聚氨酯胶片PU和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)和不同厚度层合玻璃的热应力变化。结果表明,在不同温度下VON MISES应力的最小值出现在PC外侧,最大值出现在PC和PU的胶结处。X方向应力最小值为负值,且位于两层合材料的胶结中心处,最大值位于两层合材料的胶结边缘处。Y方向应力最小值和最大值均位于PU的边缘胶结处,其它位置应力几乎没有变化。

关键词： ANSYS 层合玻璃热应力

有机—无机层合玻璃界面结构调控及其力学性能研究

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有机—无机层合玻璃界面结构调控及其力学性能研究

作者：刘望子南昌航空大学

学位级别：硕士

有机-无机层合玻璃是由无机玻璃与有机透明材料通过中间胶层热压成型的复合透明材料，具备了玻璃的高强度、耐磨性以及有机透明材料的轻质、抗冲击等优异性能，在航空透明件以及防弹玻璃领域具有广阔的应用前景。有机-无机层合玻璃面临... 详细信息

有机-无机层合玻璃是由无机玻璃与有机透明材料通过中间胶层热压成型的复合透明材料，具备了玻璃的高强度、耐磨性以及有机透明材料的轻质、抗冲击等优异性能，在航空透明件以及防弹玻璃领域具有广阔的应用前景。有机-无机层合玻璃面临的主要问题是界面容易脱胶失效，影响其可靠性和使用寿命。本文针对玻璃/聚氨酯胶层/有机玻璃组成的有机-无机层合玻璃，采用混合酸腐蚀法以及水热腐蚀法对玻璃进行表面处理，实现玻璃表面微结构以及玻璃/聚氨酯界面结构的可控制备，探索层合玻璃界面结构对界面力学性能的影响机制，揭示界面结构与层合玻璃服役性能的内在联系，为研制高可靠性有机-无机层合玻璃提供理论支撑。 HF/H2SO4混合酸腐蚀实验表明，随腐蚀时间延长，表面腐蚀坑尺寸先减小后增大，腐蚀坑分布均匀性先提高后降低;透明度先降低后增大;抗弯强度先增大后降低并趋于稳定值。混合酸腐蚀液最佳m(HF)/m(H2SO4)值为4:1，腐蚀时间20min时腐蚀坑尺寸最小，接触角达到最大值71°，玻璃表面粗糙度达到最低值5.8nm，抗弯强度达到最大值174MPa，玻璃表面缺陷层厚度约为41μm。水热腐蚀实验表明，随水热温度升高，抗弯强度和维氏硬度先增大后减小，断裂韧性变化幅度不大;随水热时间延长，玻璃接触角、透明度、抗弯强度和抗冲击强度先增大后减小。水热处理温度180℃，时间2h时，玻璃表面腐蚀坑尺寸最小，腐蚀深度6.8μm，接触角62°，透明度87%，抗弯强度149MPa。混合酸腐蚀法较水热腐蚀法具有工艺简单、易操作控制的优势，且玻璃综合性能更佳。层合工艺实验表明，玻璃腐蚀时间延长，层合玻璃透明度和抗剪切强度先增大后减小;热压成型温度升高，层合玻璃的透明度先减小后增大，界面抗剪切强度增大。腐蚀后玻璃热处理温度升高，层合玻璃界面抗剪切强度先减小后增大。玻璃腐蚀时间20min时层合玻璃的界面抗剪切强度最大值7.3MPa，透明度最大值87.8%。层合玻璃湿热老化实验表明，随湿热老化时间延长，层合玻璃界面抗剪切强度值增大，透明度减小。层合玻璃的透光率随老化时间延长呈现下降的趋势。湿热老化28d，层合玻璃的界面抗剪切强度值最大为11.1MPa。湿热条件下紫外光老化实验表明，随着玻璃腐蚀时间延长，层合玻璃界面抗剪切强度和透光率先增大后减小。

关键词：层合玻璃混合酸腐蚀热压力学性能湿热老化

应用云纹干涉法进行层合玻璃热应变的实验研究

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应用云纹干涉法进行层合玻璃热应变的实验研究

作者：韩文梅太原理工大学

学位级别：硕士

军用飞机低空高速飞行时,鸟撞是航空界一直关注的问题。特别是风挡玻璃、雷达罩等迎风部件被撞几率极大。为此研制了各种型式的风挡玻璃,风挡玻璃不仅要求具有高的强度,而且工作中经受温度的剧烈变化是一个不可避免的问题。飞机风挡层... 详细信息

军用飞机低空高速飞行时,鸟撞是航空界一直关注的问题。特别是风挡玻璃、雷达罩等迎风部件被撞几率极大。为此研制了各种型式的风挡玻璃,风挡玻璃不仅要求具有高的强度,而且工作中经受温度的剧烈变化是一个不可避免的问题。飞机风挡层合玻璃作为飞机上的重要部件,由两层或两层以上的硅酸盐玻璃和PMMA用透明中间层材料胶合而成,由于各层材料之间热膨胀系数的差异,在温度变化时,各层之间热胀冷缩和层间约束将产生温度应力。为了研究层合玻璃的热变形,为选择匹配的各层材质和粘接剂提供参考,本文将应用云纹干涉法对层合玻璃的热变形进行研究。本文首次将云纹干涉法应用到国产层合玻璃热变形的研究中。首先建立并调试了高温云纹干涉法实验系统,应用此系统研究了飞机风挡层合玻璃的热应变。采用实时观测及

关键词：云纹干涉法层合玻璃热应变

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层合玻璃用透明聚氨酯胶片的研制

聚氨酯工业 2023年第4期38卷 39-42页

作者：郑晓秋王迪夏晴王卓锦西化工研究院有限公司辽宁葫芦岛125000

通过小试研究了工艺路线、不同种类的低聚物二醇、二异氰酸酯、扩链剂等原料对聚氨酯胶片的力学性能、光学透明性的影响,确定实验配方和工艺路线。通过中试确定弹性体浇注机浇注物料和挤出机流延挤出的工艺参数(机头温度190℃,螺杆转速5... 详细信息

通过小试研究了工艺路线、不同种类的低聚物二醇、二异氰酸酯、扩链剂等原料对聚氨酯胶片的力学性能、光学透明性的影响,确定实验配方和工艺路线。通过中试确定弹性体浇注机浇注物料和挤出机流延挤出的工艺参数(机头温度190℃,螺杆转速50 r/min)。结果表明,采用聚四氢呋喃二醇(PTMEG)、4,4′-二异氰酸酯二环己基甲烷(HMDI)、1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,R值为1.06~1.08,硬段质量分数39%~41%时,制备的胶片性能适合应用于层合玻璃行业。

关键词：层合玻璃透明聚氨酯浇注机流延挤出热塑性聚氨酯

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层合玻璃结构抗冲击分析

层合玻璃结构抗冲击分析