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石墨烯增强碳纤维复合材料抗冲击性能分析

塑料科技 2023年第8期51卷 48-53页

作者：杨铮鑫柴子涵金志浩朱键党鹏飞沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

目前碳纤维复合材料存在脆性大、横向耐冲力差等问题。为了提高碳纤维复合材料的抗冲击性能,文章基于显示动力学下冲击载荷模拟的方法,以单层石墨烯和碳纤维复合材料层合板为研究对象建立冲击模型,对比分析不同石墨烯含量碳纤维板受冲... 详细信息

目前碳纤维复合材料存在脆性大、横向耐冲力差等问题。为了提高碳纤维复合材料的抗冲击性能,文章基于显示动力学下冲击载荷模拟的方法,以单层石墨烯和碳纤维复合材料层合板为研究对象建立冲击模型,对比分析不同石墨烯含量碳纤维板受冲击时表面应力、位移与吸能、损伤与破坏情况。结果表明:添加石墨烯提高了材料的填充率,使材料面密度增大;相同冲击载荷下,加入0.3%石墨烯的碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板较传统CFRP位移减小10.2%,最大应力减少18.5%。且加入单层石墨烯含量越高,复合材料界面作用力越强,能够有效减小损伤破坏。

关键词：石墨烯碳纤维增强复合材料抗冲击性能破坏损伤

地聚物橡胶混凝土的力学、抗冲击性能及强度机理分析

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硅酸盐通报 2023年第1期42卷 239-247页

作者：杨鹏辉姚远河南交投商罗高速公路有限公司郑州450000

为探究橡胶再生集料在地聚物混凝土中的增韧作用,采用不同比例的橡胶再生集料(粒径为0.15~0.3 mm和1~4 mm)代替地聚物混凝土中的普通集料。首先,采用工业废渣中粒化高炉矿渣粉为原料,水玻璃溶液和NaOH为激发剂制备地聚物胶凝材料,并与... 详细信息

为探究橡胶再生集料在地聚物混凝土中的增韧作用,采用不同比例的橡胶再生集料(粒径为0.15~0.3 mm和1~4 mm)代替地聚物混凝土中的普通集料。首先,采用工业废渣中粒化高炉矿渣粉为原料,水玻璃溶液和NaOH为激发剂制备地聚物胶凝材料,并与普通集料、橡胶再生集料混合制备地聚物橡胶混凝土;然后对地聚物橡胶混凝土的力学性能、抗冲击性能和强度机理进行探究。结果表明:添加适量比例的橡胶再生集料可提高地聚物混凝土的抗压强度,增幅为5%左右,这与橡胶再生集料表面在NaOH碱环境中的氧化和降解作用有关;但地聚物橡胶混凝土在劈裂荷载和弯曲荷载下易断裂,劈裂抗拉强度和抗折强度降低20%~30%,这是地聚物橡胶混凝土的典型特点。通过落锤冲击试验和弯拉冲击试验可知,橡胶再生集料能大幅提高地聚物混凝土的抗冲击性能,最高增幅超过200%。这是由于橡胶再生集料具有的柔性和弹性特征吸收了部分冲击能量,同时延缓了冲击荷载下混凝土初始开裂到失效破坏过程,减少了裂缝开裂应力集中,提高了地聚物混凝土的延性。在地聚物碱性条件下,橡胶颗粒表面发生氧化和降解作用,表面变得粗糙,与地聚物基体结合紧密;橡胶表面在NaOH作用下,产生羟基、羧基等亲水基团,有利于水化产物在橡胶再生集料表面附着。

关键词：地聚物混凝土橡胶再生集料力学性能抗冲击性能固体废物

基于DDAM的套筒式液压联轴器抗冲击性能及影响因素分析

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舰船科学技术 2023年第10期45卷 51-57页

作者：曹健孙锋申帅孙玮叶晓明童言佳潘娜华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

本文基于DDAM法建立某型套筒式液压联轴器抗冲击数值模型,通过对不同冲击载荷下主要部件的抗冲击响应分析,完成了液压联轴器的抗冲击性能评估。在此基础上,开展液压联轴器抗冲击性能影响因素研究,分析联轴器相对布置位置、轴段长径比、... 详细信息

本文基于DDAM法建立某型套筒式液压联轴器抗冲击数值模型,通过对不同冲击载荷下主要部件的抗冲击响应分析,完成了液压联轴器的抗冲击性能评估。在此基础上,开展液压联轴器抗冲击性能影响因素研究,分析联轴器相对布置位置、轴段长径比、轴段与联轴器重量比以及轴段端面约束方式对液压联轴器抗冲击性能的影响规律。通过正交实验,分析了上述4种因素对液压联轴器抗冲击性能的影响程度。研究结果表明,垂向冲击载荷作用下液压联轴器各部件产生的冲击响应最大。在不同方向冲击载荷作用下内套产生的冲击应力最大,表明内套是液压联轴器抗冲击性能最敏感部件。相比于固定约束边界条件,通过弹簧模拟油膜刚度的轴段端面约束边界条件将导致液压联轴器应力增大。此外,连接轴段重量和液压联轴器相对布置位置对其冲击应力计算结果影响明显,整体质量越大、液压联轴器布置越靠近两轴段中间位置将使得冲击应力值增大。

关键词： DDAM 抗冲击性能液压联轴器正交试验

基于落锤冲击试验的钢渣细骨料混凝土抗冲击性能研究

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硅酸盐通报 2023年第12期42卷 4399-4407页

作者：刘秋雨薛刚谭俊清李京军内蒙古科技大学土木工程学院包头014010 包钢集团节能环保科技产业有限责任公司包头014010

为研究钢渣细骨料混凝土的抗冲击性能,分别以10%、20%、30%替换率的钢渣等体积取代细骨料制备混凝土试件,通过落锤冲击装置对其进行抗冲击试验,研究其冲击寿命及损伤演化规律,并与普通混凝土抗冲击性能进行对比。结果表明:掺入钢渣细骨... 详细信息

为研究钢渣细骨料混凝土的抗冲击性能,分别以10%、20%、30%替换率的钢渣等体积取代细骨料制备混凝土试件,通过落锤冲击装置对其进行抗冲击试验,研究其冲击寿命及损伤演化规律,并与普通混凝土抗冲击性能进行对比。结果表明:掺入钢渣细骨料可以提高混凝土的抗冲击性能,落锤质量较小时,钢渣对混凝土冲击寿命的提高幅度较大;混凝土抗冲击试验结果存在一定离散性,钢渣混凝土的冲击寿命符合威布尔分布。基于威布尔分布,对不同失效概率下的冲击寿命进行了估计,并建立冲击损伤演化方程,用于计算不同钢渣掺量的混凝土达到一定损伤变量时对应的冲击次数。

关键词：钢渣混凝土抗冲击性能威布尔分布统计损伤分析抗弯冲击试验

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超低温下玄武岩纤维混凝土抗冲击性能研究

混凝土 2023年第11期 148-153页

作者：马欣解新宇刘润清崔云鹏耿志晨沈阳理工大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110159 中国建筑东北设计研究院有限公司辽宁沈阳110006

由于在低温或者超低温工作环境下,混凝土性能会产生劣化,为了增强其抗冲击性能,掺入玄武岩纤维作为增强材料,研究不同掺量的玄武岩纤维混凝土,经过3种不同温度处理(常温养护、低温以及超低温冻融循环),再利用大尺寸分离式霍普金森压杆... 详细信息

由于在低温或者超低温工作环境下,混凝土性能会产生劣化,为了增强其抗冲击性能,掺入玄武岩纤维作为增强材料,研究不同掺量的玄武岩纤维混凝土,经过3种不同温度处理(常温养护、低温以及超低温冻融循环),再利用大尺寸分离式霍普金森压杆设备对试块施加动态荷载,重点研究超低温冻融循环后的玄武岩纤维混凝土抗冲击性能。结果表明,当试块完成超低温冻融循环后,其力学性能退化比较严重,最佳纤维掺量为0.25%,从强度损失率的角度能体现纤维的优化效果;动态力学性能测试中,玄武岩纤维对混凝土在冲击作用下的破坏强度起着正向作用;玄武岩纤维增强混凝土的冲击韧性指标明显比普通混凝土要高,纤维的加入有效提升了混凝土的吸能能力。

关键词：超低温玄武岩纤维混凝土抗冲击性能

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车辆撞击下UHPC桥墩抗冲击性能研究

世界桥梁 2022年第6期50卷 67-72页

作者：李国生中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710068

为了解UHPC桥墩在车辆撞击作用下的抗冲击性能,采用Abaqus软件建立车辆撞击桥墩的精细化有限元模型,分析UHPC桥墩在不同车辆撞击速度下的冲击力、位移以及桥墩刚度退化情况,并与普通混凝土桥墩进行对比,同时对UHPC抗压强度、UHPC桥墩截... 详细信息

为了解UHPC桥墩在车辆撞击作用下的抗冲击性能,采用Abaqus软件建立车辆撞击桥墩的精细化有限元模型,分析UHPC桥墩在不同车辆撞击速度下的冲击力、位移以及桥墩刚度退化情况,并与普通混凝土桥墩进行对比,同时对UHPC抗压强度、UHPC桥墩截面形式、UHPC保护层厚度对桥墩抗冲击性能的影响进行研究。结果表明:在同一车辆撞击速度(60~120 km/h)下,UHPC桥墩比普通混凝土桥墩所受冲击力大180%~250%,墩顶位移是普通混凝土桥墩的39%~49%,UHPC桥墩具备更好的抗冲击性能;UHPC抗压强度对桥墩的抗冲击性能影响较大,UHPC抗压强度越高,桥墩抗冲击性能越好;UHPC桥墩截面形式对桥墩抗冲击性能有显著影响,与矩形和方形截面相比,UHPC圆形截面桥墩的抗冲击性能更好;UHPC保护层厚度对桥墩抗冲击性能影响不大,其抗冲击性能随保护层厚度的增加而略有提升。

关键词：桥墩车辆撞击 UHPC 截面形式精细化模型抗冲击性能有限元法

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聚丙烯纤维特性对混凝土抗冲击性能的影响

混凝土 2022年第2期 31-33,37页

作者：童伟光陈路敏王怀亮广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004

通过落锤冲击试验对聚丙烯纤维混凝土进行试验研究,分析比较了纤维形态、长度以及掺量对混凝土抗冲击性能的影响规律和增强机理,并进一步分析了混凝土的延性与试验结果的离散性。结果表明:掺入聚丙烯纤维能有效提高混凝土的抗冲击性能,... 详细信息

通过落锤冲击试验对聚丙烯纤维混凝土进行试验研究,分析比较了纤维形态、长度以及掺量对混凝土抗冲击性能的影响规律和增强机理,并进一步分析了混凝土的延性与试验结果的离散性。结果表明:掺入聚丙烯纤维能有效提高混凝土的抗冲击性能,且短纤维优于长纤维,网状纤维优于单丝纤维,混凝土的抗冲击性能与纤维掺量呈正比;掺入长纤维有助于改善混凝土的延性,且延性系数与纤维掺量呈正比;混凝土中掺入聚丙烯纤维会导致试验结果的离散性增加。

关键词：抗冲击性能落锤冲击试验聚丙烯纤维混凝土

化学气相渗透法制备C/C-SiC复合材料及其抗冲击性能研究

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材料保护 2023年第11期56卷 30-35页

作者：丁思源刘贵民刘振许忠良王德龙中国人民解放军陆军装甲兵学院北京100072 中国人民解放军32272部队甘肃兰州730000 中国人民解放军96721部队四川宜宾644000

为了研究不同碳纤维原丝数量对C/C-SiC复合材料抗冲击性能的影响,采用两步化学气相渗透法(CVI)对不同碳纤维原丝数量(K)的2.5D碳纤维针刺预制体进行陶瓷基体致密化,得到2种C/C-SiC复合材料(3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC)。采用体积法和压汞... 详细信息

为了研究不同碳纤维原丝数量对C/C-SiC复合材料抗冲击性能的影响,采用两步化学气相渗透法(CVI)对不同碳纤维原丝数量(K)的2.5D碳纤维针刺预制体进行陶瓷基体致密化,得到2种C/C-SiC复合材料(3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC)。采用体积法和压汞仪测定了2种C/C-SiC复合材料的密度和开孔孔隙率。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱(EDS)分析等表征手段对C/C-SiC复合材料的结构和形貌进行表征。结果表明,碳纤维原丝数量对C/C-SiC复合材料的结构与性能均有较大影响。采用两步CVI工艺制备的C/C-SiC复合材料,热解碳(PyC)和碳化硅(SiC)都能均匀沉积在2种碳纤维表面,3K,12K碳纤维2.5D针刺预制体增重分别约30%和25%,3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC复合材料的密度分别约为0.89,0.74 g/cm^(3),开孔孔隙率分别约为52.87%和56.53%,是由于3K碳纤维2.5D针刺预制体的纤维含量低,密度小,孔隙率大,沉积在纤维表面的PyC和SiC更多,同时SiC的密度大于C的密度,从而使得3K-C/C-SiC复合材料的密度较大,孔隙率较小。通过对2种C/C-SiC复合材料的结构和形貌进行表征发现3K-C/C-SiC,12K-C/C-SiC复合材料中SiC含量分别约为27.2%和11.1%,C含量分别约为72.8%和88.9%,单根纤维束中PyC层厚度分别约为2.162,2.145μm,SiC层分别约为1.890,1.284μm;3K-C/C-SiC复合材料SiC含量更高、C含量较低,这是由于3K碳纤维2.5D针刺预制体的碳纤维含量较低,孔隙率较大,从而能使更多的PyC和SiC沉积在碳纤维表面。经抗冲击测试测得到3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC复合材料的冲击韧性分别约为25.624,14.310 kJ/m^(2),吸收功分别约为1.52 J和1.09 J。通过摆锤式冲击试验结果发现,3K-C/C-SiC复合材料的抗冲击性能要优于12K-C/C-SiC复合材料,其优良的抗冲击性能主要是因为3K-C/C-SiC复合材料表面的SiC层更厚,使其断裂需要更多的断裂功,PyC具有良好的韧性,能够提高纤维的抗冲击性能,同时3K碳纤维预制体的韧性要优于12K碳纤维预制体,因此断裂3K-C/C-SiC中的纤维束需要更多的断裂功。

关键词： C/C-SiC复合材料制备表征抗冲击性能

短切碳纤维增强氧化铝复相陶瓷力学性能及抗冲击性能研究

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复合材料科学与工程 2023年第6期 12-16页

作者：王得盼梁森周越松刘龙青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520

本文利用传统的氧化铝陶瓷制作工艺制作了碳纤维/氧化铝复相陶瓷。为防止碳纤维在高温环境下被过度氧化,分别在碳纤维表面制作一层碳粉防护层和碳化硅防护层。探究碳纤维添加含量对C_(sf)/Al_(2)O_(3)复相陶瓷以及C_(sf)/SiC/Al_(2)O_(3... 详细信息

本文利用传统的氧化铝陶瓷制作工艺制作了碳纤维/氧化铝复相陶瓷。为防止碳纤维在高温环境下被过度氧化,分别在碳纤维表面制作一层碳粉防护层和碳化硅防护层。探究碳纤维添加含量对C_(sf)/Al_(2)O_(3)复相陶瓷以及C_(sf)/SiC/Al_(2)O_(3)复相陶瓷的力学性能及抗冲击性能的影响规律。搭建了落锤冲击试验平台,并对C_(sf)/SiC/Al_(2)O_(3)复相陶瓷进行冲击试验。结果表明:C_(sf)/Al_(2)O_(3)复相陶瓷和C_(sf)/SiC/Al_(2)O_(3)复相陶瓷的最大抗弯强度和断裂韧性相差不大,抗弯强度和断裂韧性分别在碳纤维含量为0.3%和0.1%时最大,为321.78 MPa和6.98 MPa·m^(1/2),相较于纯氧化铝陶瓷分别提高了35%和45.2%。在落锤冲击过程中,C_(sf)/SiC/Al_(2)O_(3)复相陶瓷的抗冲击性能提高了4.15%,载荷峰值提高了10.05%。

关键词：氧化铝陶瓷碳纤维抗冲击性能复合材料