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碳纤维复合材料制孔结构超声无损检测及评价

中国机械工程 2023年第19期34卷 2327-2332页

作者：杨亮蔡桂喜刘芳李建奎中国科学院金属研究所沈阳110016

为实现碳纤维复合材料制孔结构的无损检测与评价,基于超声波脉冲反射法原理,研制了便携式超声螺旋C扫描检测仪器,建立了制孔结构质量评价的数学模型。通过对人工试样和在役孔进行超声波检测试验,基于静矩原理确定了不规则超声C扫描图像... 详细信息

为实现碳纤维复合材料制孔结构的无损检测与评价,基于超声波脉冲反射法原理,研制了便携式超声螺旋C扫描检测仪器,建立了制孔结构质量评价的数学模型。通过对人工试样和在役孔进行超声波检测试验,基于静矩原理确定了不规则超声C扫描图像形心,提取了图像中过形心的最长轴线,计算了最长轴线与孔的公称直径比值(RLN)以评价制孔质量。结果表明,该检测方法可大幅提高检测速度;分层缺陷测量值与实际值相当;检测结果与在役孔的实际形貌具有一致性;RLN因子可准确评价多种形式的分层缺陷。

关键词：碳纤维复合材料制孔结构超声检测螺旋扫查评价因子模型

碳纤维复合材料-铝合金自冲铆接头成形规律及力学性能

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4517-4530页

作者：符平坡丁华曾祥瑞王纪罗时清魏宗来吉利汽车研究院(宁波)有限公司宁波315336 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 宁波吉利汽车研究开发有限公司宁波315336

碳纤维复合材料在轻量化车身制造方面具有巨大的潜力和应用空间,而实现复合材料的有效连接则为一大挑战。采用自冲铆技术开展碳纤维复合材料和铝合金板材的连接工艺探索,总结了铆钉类型、冲铆速度和铆模尺寸对接头结构参数的影响规律,... 详细信息

碳纤维复合材料在轻量化车身制造方面具有巨大的潜力和应用空间,而实现复合材料的有效连接则为一大挑战。采用自冲铆技术开展碳纤维复合材料和铝合金板材的连接工艺探索,总结了铆钉类型、冲铆速度和铆模尺寸对接头结构参数的影响规律,分析了冲铆过程中底切结构的形成机制,考察了不同板厚接头的强度性能及失效方式。研究发现,自冲铆接头底切值主要受到钉脚刺入下板深度及脚尖局部力矩作用的影响,且随铆钉有效长度、冲铆速度及铆模深度的提升而增加。通过工艺优化,碳纤维复合材料和铝合金板之间可得到成形结构良好的自冲铆接头,其机械内锁强度能够达到铝合金板接头的89%,而相同板厚时,复合材料自冲铆接头相比于铝合金接头的突出薄弱点在于其上板抵抗集中应力破坏的能力。

关键词：碳纤维复合材料自冲铆接头结构底切值铆模深度机械内锁强度

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碳纤维复合材料

交通世界 2014年第17期 156-157页

作者：李世策邢台高速公路管理处

本文以介绍碳纤维复合材料加固的特点．为使采用碳纤维片材加固修复混凝土结构技术、安全适用、确保质量从而对设计、施工技术加以阐述。引用标准：JTG／TJ22——2008《公路桥梁加固设计规范》、JTG，TJ23—2008《公路桥涵施加固工技术... 详细信息

本文以介绍碳纤维复合材料加固的特点．为使采用碳纤维片材加固修复混凝土结构技术、安全适用、确保质量从而对设计、施工技术加以阐述。引用标准：JTG／TJ22——2008《公路桥梁加固设计规范》、JTG，TJ23—2008《公路桥涵施加固工技术规范》碳纤维复合材料加固、修补钢筋混凝土的方法起始于美、日等发达国家。而在我国这项技术起步相对较晚，但发展迅速。其做法是将高强型碳纤维布用改性环氧树脂类结构胶粘贴于钢筋混凝土构件表面使二者共同受力，以达到加固补强结构．提高被加固混凝土构件的承载能力。

关键词：碳纤维复合材料钢筋混凝土构件加固修复结构技术设计规范公路桥涵碳纤维片材施工技术

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碳纤维复合材料液压缸研究现状与发展趋势

复合材料学报 2022年第2期39卷 446-459页

作者：徐兵纵怀志张军辉张堃黄信菩陆振宇贺电浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州230027 南昌大学机电工程学院南昌330031 三一重工泵送研究院长沙410100

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有抗热冲击、抗拉强度高、耐腐蚀等优点,已广泛应用在机器人、航空航天、工程装备及其他领域,用CFRP来制备液压缸能够大幅度提升液压系统的轻量化的水平,帮助系统降低能耗。本文从复合材料缸筒、活塞和活塞... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有抗热冲击、抗拉强度高、耐腐蚀等优点,已广泛应用在机器人、航空航天、工程装备及其他领域,用CFRP来制备液压缸能够大幅度提升液压系统的轻量化的水平,帮助系统降低能耗。本文从复合材料缸筒、活塞和活塞杆、成型工艺、密封润滑和发展趋势五个方面综述了CFRP液压缸的发展现状,介绍缸筒和活塞中金属与复合材料之间的联接方法及多材料设计的参考准则,并对手糊式、缠绕式、拉挤式、树脂传递模型成型等加工工艺进行介绍,然后讨论了CFRP液压缸存在的密封、摩擦、动态响应等问题,最后从涂层、加工、后处理给出了碳纤维液压缸的发展趋势。

关键词：碳纤维复合材料液压缸轻量化设计多材料设计纤维缠绕

碳纤维复合材料损伤的超声检测与成像方法研究进展

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4295-4317页

作者：杨红娟杨正岩杨雷单一男林奎旭武湛君大连理工大学航空航天学院大连116024 大连海事大学交通运输工程学院大连116026 大连交通大学机车车辆工程学院大连116028

碳纤维复合材料具有密度小、弹性高和韧性好等特点,被广泛应用于航空航天和汽车工业等领域。由于碳纤维复合材料制作工艺的复杂性和不稳定性及服役期间易受环境的影响,易产生分层、孔隙、纤维褶皱等各种类型的损伤。介绍了基于体波或导... 详细信息

碳纤维复合材料具有密度小、弹性高和韧性好等特点,被广泛应用于航空航天和汽车工业等领域。由于碳纤维复合材料制作工艺的复杂性和不稳定性及服役期间易受环境的影响,易产生分层、孔隙、纤维褶皱等各种类型的损伤。介绍了基于体波或导波的C扫描、相控阵、空气耦合、激光超声、光纤超声检测技术的原理、特点及用于碳纤维复合材料损伤检测的研究现状。综述了最具有代表性的损伤诊断成像算法,包括全聚焦成像、三维可视化成像、层析成像、逆时偏移成像和概率成像方法,这些成像方法能够有效地实现碳纤维复合材料各种类型的损伤形貌图像。从建立复杂构件的碳纤维复合材料层合板的阵列声场模型、优化损伤成像算法、构建智能/高效/实时化的结构健康监测成像系统、建立损伤定量评估标准、结合机器学习和数字孪生技术实施损伤诊断评估和寿命预测等方面进行了展望。

关键词：超声检测超声成像损伤检测结构健康监测碳纤维复合材料

碳纤维复合材料与铝合金胶铆混合连接力学性能可靠性研究

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机械工程学报 2023年第24期59卷 334-343页

作者：张涵寓宋周洲刘钊朱平上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海交通大学设计学院上海200240

胶铆混合连接是融合了胶接与铆接的一种新型连接形式,具备优异的力学性能。但是由于设计参数众多、制造工艺复杂,混合接头性能存在较大的波动性,难以保障其可靠性。所以需要对影响结构可靠性的关键参数进行识别与优化,从而控制混合连接... 详细信息

胶铆混合连接是融合了胶接与铆接的一种新型连接形式,具备优异的力学性能。但是由于设计参数众多、制造工艺复杂,混合接头性能存在较大的波动性,难以保障其可靠性。所以需要对影响结构可靠性的关键参数进行识别与优化,从而控制混合连接的加工质量波动。研究提出一套基于三维有限元仿真的铝合金-碳纤维复合材料接头力学性能关键参数的识别与优化方法,通过构造高精度的三维有限元仿真模型,在力学仿真中引入来自材料、几何和装配的多个试验量化不确定源,实现了力学响应随机性预测。在此基础上,采用基于多项式混沌展开与Sobol指标结合的灵敏度分析策略,量化各参数对接头力学响应的相对贡献,识别出胶层厚度、搭接长度、碳纤维复合材料厚度和孔的纵向位置是对该混合连接接头最重要的四个参数。通过优化重要参数,使接头力学性能的可靠性达到设计要求。结果表明,该方法能在考虑参数不确定性的情况下,有效、准确地确定混合连接接头的重要参数,并用于提高混合连接的设计效率和质量。

关键词：碳纤维复合材料铝合金胶铆混合连接 Sobol敏感性分析力学性能可靠性

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碳纤维复合材料结构锂离子电池研究综述

复合材料学报 2023年第3期40卷 1263-1273页

作者：张峻滔王亚震李晖马心旗宗文波籍天戚吴海宏河南工业大学碳纤维复合材料国际合作实验室郑州450001 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

碳纤维复合材料结构锂离子电池是将结构件和储能系统相结合,在保持碳纤维力学性能的同时,赋予其优异的储能性能,使动力电池组在减重的同时简化结构设计,提高能量效率和结构效率。在低碳经济的大环境下,碳纤维复合材料结构锂离子电池作... 详细信息

碳纤维复合材料结构锂离子电池是将结构件和储能系统相结合,在保持碳纤维力学性能的同时,赋予其优异的储能性能,使动力电池组在减重的同时简化结构设计,提高能量效率和结构效率。在低碳经济的大环境下,碳纤维复合材料结构锂离子电池作为一种新型储能器件引起了国内外学者的极大关注。本文综述了嵌入集成式结构电池和多功能复合材料结构电池的工作原理、制备工艺及储能性能等基础问题的研究现状,提出了全碳纤维固态结构电池的概念及其设计原型。同时简要介绍了现阶段碳纤维复合材料结构锂离子电池最具代表性的应用,并展望了其在航空航天和交通运输等领域的应用价值。

关键词：碳纤维复合材料结构电池嵌入集成多功能复合材料研究进展

碳纤维复合材料双箭头波纹拉胀结构的振动行为及减振性能

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复合材料学报 2022年第8期39卷 4117-4128页

作者：刘彦佐李振羽杨金水哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学青岛创新发展基地青岛266000

复合材料负泊松比结构具有优异的力学性能,近年来受到了国内外学者的广泛关注。运用模压成型工艺和热压罐工艺制备了梯形和正弦形二维双箭头碳纤维增强复合材料多孔拉胀夹芯结构,使用振动台装置对结构进行扫频试验,获得了结构的振动频... 详细信息

复合材料负泊松比结构具有优异的力学性能,近年来受到了国内外学者的广泛关注。运用模压成型工艺和热压罐工艺制备了梯形和正弦形二维双箭头碳纤维增强复合材料多孔拉胀夹芯结构,使用振动台装置对结构进行扫频试验,获得了结构的振动频响曲线。建立了结构的三维有限元模型,并与试验结果对比,验证了仿真模型的准确性。基于此,系统研究了单胞厚度、角度、拓扑构型和厚度梯度等参数对结构的振动特性及减振性能的影响。结果表明,随着芯子单胞厚度和角度的增加,结构的固有频率上升,加速度响应峰值下降,结构的减振性能提高。相比于正弦形结构,梯形结构通常具有更高的固有频率和更好的减振性能。相比其他均匀和梯度结构,渐弱结构具有较好的减振性能。

关键词：碳纤维复合材料拉胀结构振动减振数值仿真

碳纤维复合材料孔洞损伤超声波C扫描无损检测

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纺织学报 2022年第10期43卷 71-76页

作者：方周倩苗沛源金肖克祝成炎田伟浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院) 浙江杭州310018 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室浙江杭州310018

针对碳纤维复合材料试件的孔洞缺陷,采用超声波C扫描成像检测技术对孔洞试件进行扫描,并对得到的C扫描图像定位的缺陷进行分析。在超声波设置合适条件下对孔洞试件扫描得到检测图,分析扫描图像呈现的原因,并对其进行聚类分析,建立了缺... 详细信息

针对碳纤维复合材料试件的孔洞缺陷,采用超声波C扫描成像检测技术对孔洞试件进行扫描,并对得到的C扫描图像定位的缺陷进行分析。在超声波设置合适条件下对孔洞试件扫描得到检测图,分析扫描图像呈现的原因,并对其进行聚类分析,建立了缺陷实际面积与检测面积的关系。对孔洞试样进行反射法扫描和扫描电镜测试,根据扫描波形图和电镜照片,分析分层缺陷情况。研究结果表明:扫描得到的C扫描图像在复合材料缺陷的位置上存在一一对应关系;当孔洞直径大于聚焦探头波束宽度时,孔洞边缘不影响波束穿透,能量不发生损耗;超声波C扫描成像检测技术能够进一步验证孔洞和分层缺陷。

关键词：超声波检测 C扫描碳纤维复合材料孔洞缺陷层裂缺陷