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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

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碳纤维增强塑料在п梁中的时变特性分析

塑料科技 2019年第3期47卷 26-29页

作者：刘翔伍文王军曹平周军湖南城建职业技术学院湖南湘潭411101 湖南工程学院湖南湘潭411104 中南大学湖南长沙410083

以混凝土п梁为研究对象,根据加固梁结构的位移组成特征,建立了梁上端荷载作用下的非线性蠕变模型,通过添加的M-C塑性元件来反映蠕变模型的非线性加速变化特征,通过理论推导进一步获得了蠕变加速破坏时间的解析式,并重点分析了在竖向荷... 详细信息

以混凝土п梁为研究对象,根据加固梁结构的位移组成特征,建立了梁上端荷载作用下的非线性蠕变模型,通过添加的M-C塑性元件来反映蠕变模型的非线性加速变化特征,通过理论推导进一步获得了蠕变加速破坏时间的解析式,并重点分析了在竖向荷载作用下,梁上端加载支点的竖向位移、梁跨中挠度、梁下端优势裂纹延伸位移时效变化特征及其数值比较,并得到优势裂纹在蠕变过程中最先破坏而加载支点位置蠕变位移最小的结论。

关键词：碳纤维增强塑料时效特性混凝土梁位移

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碳纤维增强塑料机载机箱模压成型装置的设计

工程塑料应用 2019年第7期47卷 88-92页

作者：贾鹤宋桂珍程建明郭晓君扶肖肖太原理工大学机械工程学院

某碳纤维增强塑料机载机箱两端开放,且四边均有内侧凹,拟采用碳纤维织物浸渍树脂铺叠,多层交错,然后热压的工艺成型。据此成型需求,设计开发了组合式的内部模块与外部模块的模压成型装置。该成型装置的内部模块包括10个成型部件及其限... 详细信息

某碳纤维增强塑料机载机箱两端开放,且四边均有内侧凹,拟采用碳纤维织物浸渍树脂铺叠,多层交错,然后热压的工艺成型。据此成型需求,设计开发了组合式的内部模块与外部模块的模压成型装置。该成型装置的内部模块包括10个成型部件及其限位件、导向件和驱动装置,解决了内部模块抽芯难题,可实现碳纤维浸渍铺叠前的准确对合和铺叠过程中的适应性转动。成型装置的外部模块分上中下三部分,包括1个底托、中部4个成型部件和上部4个成型部件及其驱动装置,各成型部件可分别从9个方向压向铺叠好的浸渍碳纤维织物,不会有刮胶现象,最终靠限位件确保碳纤维增强塑料机载机箱的壁厚精度。设计的成型装置操作方便,成型精度高,为复杂碳纤维增强塑料构件成型装置的设计提供了借鉴。

关键词：碳纤维增强塑料浸渍树脂铺叠模压成型成型装置

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碳纤维增强塑料在п梁中的断裂特性分析

塑料科技 2018年第12期46卷 48-51页

作者：刘可定王军曹平周军湖南城建职业技术学院湖南湘潭411101 湖南工程学院湖南湘潭411104 中南大学湖南长沙410083

针对混凝土梁的断裂和п梁承载特性,分析了拉剪应力作用下,梁中翼型裂纹的成核、起裂、扩展和贯通模式,得到了复合应力条件下应力强度因子解析式。通过室内实验和数值实验表明,碳纤维增强塑料(CFRP)对梁的裂纹扩展具有明显的抑制作用,... 详细信息

针对混凝土梁的断裂和п梁承载特性,分析了拉剪应力作用下,梁中翼型裂纹的成核、起裂、扩展和贯通模式,得到了复合应力条件下应力强度因子解析式。通过室内实验和数值实验表明,碳纤维增强塑料(CFRP)对梁的裂纹扩展具有明显的抑制作用,能减小梁的位移,调整梁的应力分布,增强梁的弹性模量和承载力,同时受荷梁的塑性区也得到了改善,且分布范围逐渐缩小,对混凝土加固工程具有有利影响,进而核验了CFRP加固混凝土梁的实用性。

关键词：碳纤维增强塑料断裂特性混凝土梁加固强度

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碳纤维增强塑料加固抗滑桩的阻断分析

塑料科技 2019年第10期47卷 56-59页

作者：姬栋宇湖南城建职业技术学院

针对抗滑桩自由段的荷载条件,分析了桩体在土体等效集中荷载、桩侧土体摩擦力和土体自重应力外载作用的内力分布特征,获得到了桩体剪力和弯矩的解析式。依据桩体复合裂纹的分布特征,还得到了拉剪应力条件下桩体结构的KI和KII应力强度因... 详细信息

针对抗滑桩自由段的荷载条件,分析了桩体在土体等效集中荷载、桩侧土体摩擦力和土体自重应力外载作用的内力分布特征,获得到了桩体剪力和弯矩的解析式。依据桩体复合裂纹的分布特征,还得到了拉剪应力条件下桩体结构的KI和KII应力强度因子解析式和裂纹张开位移COD计算式。现场实验和数值分析表明:碳纤维增强塑料(CFRP)对抗滑桩的裂纹扩展、大变形和塑性区分布具有明显的抑制作用,并进一步显示了在滑面位置需同时增强抗滑桩强度的重要性,进而验证了CFRP加固抗滑桩的实用性,拓宽了其应用范围。

关键词：碳纤维增强塑料抗滑桩断裂特征稳定性

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碳纤维增强塑料的涡流热成像检测研究

碳纤维增强塑料的涡流热成像检测研究

作者：郭建光西南交通大学

学位级别：硕士

碳纤维增强复合塑料,是一种常见的高强度、轻质量的优质复合材料,常用于环境要求较高的航空航天领域、桥梁结构的加强件、新能源汽车车身部件、有高强度需求的体育器材等。碳纤维增强复合材料的大量应用给无损检测技术和无损评估带来了... 详细信息

碳纤维增强复合塑料,是一种常见的高强度、轻质量的优质复合材料,常用于环境要求较高的航空航天领域、桥梁结构的加强件、新能源汽车车身部件、有高强度需求的体育器材等。碳纤维增强复合材料的大量应用给无损检测技术和无损评估带来了新挑战,本文旨在评估锁相涡流热成像技术对各种复杂程度的碳纤维增强塑料的检测效果。本研究过程按照被检测材料的复杂程度度,分为三个阶段。第一,针对厚度约1毫米的单向非编织的碳纤维增强复合塑料,顺纤维方向上的导电导热特性更高,属于各向异性材料。使用矩形线圈进行涡流热成像检测,实验观察到在矩形线圈弯角处的材料被加热区域内,存在沿碳纤维走向的明显长条低温区域,并将该区域为加热盲区,通过加做试块旋转实验和改变感应线圈的夹持模式,尝试圆形、盘饼形和亥姆霍兹线圈分别重复上述实验,否定了特定线圈-材料几何位置的原因,排除了线圈几何形状的影响。有限元仿真结果排除了材料本身存在缺陷的可能。第二,在评估了最简碳纤维材料之后,需要明确该技术对真实使用的材料,即对更为复杂的材料的检测能力,对双向六层纤维压合板进行热成像加测,结果表明相位图能够清晰地展现多层材料的纤维纹理,并通过拟合幅值信号与调制频率的关系,确定了该材料的涡流加热属于体加热方式。第三,进行了多层编织碳纤维材料的冲击损伤涡流热成像检测实验,并对比LED阵列光学热成像与三维计算机辅助断层扫描的检测效果,发现当冲击能量超过3 J时,涡流热成像的损伤检测效果优于LED光学热成像。除对以上三种不同复杂程度材料的实验评估,材料内部涡流分布的数值仿真结果可表明:垂向于纤维走向的涡流分量只有顺纤维走向涡流分量的百分之一,却是决定加热效果的首要因素。至此,各向异性碳纤维材料的加热特性得以部分确定。该研究评估了涡流热成像在不同复杂等级的碳纤维增强复合塑料上的检测效果。明确了单向纤维的感应可加热性,且加热盲区现象的发现及解读也填补了以往单向碳纤维涡流加热效果研究的空白,研究还分析了涡流热成像对冲击损伤的检测有效性,为这种材料的无损检测提供了新的解决思路。

关键词：碳纤维增强塑料涡流热成像各向异性冲击损伤有限元仿真

误使用工况下儿童安全座椅安全性的开发与验证

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汽车工程 2021年第12期43卷 1780-1786页

作者：宋祥文邹猛许述财黄彬兵吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 清华大学苏州汽车研究院(相城) 苏州215133

上拉带是ISOFIX型儿童安全座椅抗翻转装置之一,其误使用会降低儿童安全座椅的保护性能。根据GB27887—2011中抗翻转装置在不起作用下进行动态试验的相关要求,提出儿童座椅使用碳纤维增强塑料(CFRP)可增强正面碰撞中上拉带误使用工况对... 详细信息

上拉带是ISOFIX型儿童安全座椅抗翻转装置之一,其误使用会降低儿童安全座椅的保护性能。根据GB27887—2011中抗翻转装置在不起作用下进行动态试验的相关要求,提出儿童座椅使用碳纤维增强塑料(CFRP)可增强正面碰撞中上拉带误使用工况对儿童的保护。采用Q系列3岁儿童假人(Q3),通过计算机仿真和台车碰撞试验,对比CFRP儿童安全座椅与普通塑料儿童安全座椅在上拉带误使用工况下儿童假人的损伤。试验结果表明:在上拉带误使用工况下,与普通塑料儿童安全座椅相比,CFRP儿童安全座椅的Q3假人头部前向最大位移量减小了18.49%;胸部加速度降低2.71%,增强了对儿童的保护。

关键词：汽车被动安全儿童安全座椅正面碰撞碳纤维增强塑料误使用

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碳纤维增强塑料

塑料工业 1980年第3期 49-52页

作者：贺福中国科学院山西煤炭化学研究所

碳纤维增强塑料(CFRP)属于高性能复合材料(ACM)。它具有高比强度、高比模量、高阻尼、耐疲劳、耐腐蚀、耐辐射、抗蠕变和比重小、热膨胀系数小等许多优异性能。本文主要介绍CFRP的性能,制造和应用。

关键词：碳纤维增强塑料复合材料高比强度碳纤维增强复合材料 CFRP 高比模量

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碳纤维增强塑料电导率的研究现状

河北科技大学学报 2018年第6期39卷 502-510页

作者：赵倩张凯张荣华曹佃国赵丽娜尹武良曲阜师范大学工学院山东日照276826 天津工业大学电气工程与自动化学院天津300387 曼彻斯特大学电气电子工程学院

碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)作为一种新型无机非金属基复合材料,具有优良的机械性能和力学性能,在工业和国防领域均得到广泛关注,特别是在汽车行业和大飞机生产过程。作为重要性能参数之一,电导率的研究对于C... 详细信息

碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)作为一种新型无机非金属基复合材料,具有优良的机械性能和力学性能,在工业和国防领域均得到广泛关注,特别是在汽车行业和大飞机生产过程。作为重要性能参数之一,电导率的研究对于CFRP的无损探伤、预防雷击、电磁屏蔽等具有重要意义。在深入分析CFRP的导电原理的基础上,综合考虑其不均匀性和各向异性,分别从实验方法、解析方法和数值仿真等方面对目前流行的CFRP电导率检测技术进行总结和对比,提出了更简单实时的实验方案,更精确有效的仿真模型和解析是下一步CFRP电导率研究的方向和目标。

关键词：无机非金属基复合材料碳纤维增强塑料电导率各向异性不均匀性