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聚脲涂层的冲蚀磨损机理研究

摩擦学学报 2012年第2期32卷 195-198页

作者：钟萍李健湖南工程学院化学化工系湖南湘潭411104 武汉材料保护研究所湖北武汉430030

采用高速含沙水射流冲蚀磨损试验机测试了聚脲涂层的冲蚀磨损性能,试验结果表明所制备聚脲涂层具有优异的耐冲蚀性能.根据Bitter的塑性材料冲蚀模型,应用Matlab程序进行拟合计算,探讨聚脲涂层在不同冲蚀角度和速度下的冲蚀规律,研究表... 详细信息

采用高速含沙水射流冲蚀磨损试验机测试了聚脲涂层的冲蚀磨损性能,试验结果表明所制备聚脲涂层具有优异的耐冲蚀性能.根据Bitter的塑性材料冲蚀模型,应用Matlab程序进行拟合计算,探讨聚脲涂层在不同冲蚀角度和速度下的冲蚀规律,研究表明聚脲涂层在冲蚀角度30°时切削磨损量最大,而接近90°时变形磨损量最大.

关键词：聚脲涂层冲蚀磨损机理

聚脲涂层对装甲钢板抗爆性能影响的试验与数值分析

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振动与冲击 2023年第13期42卷 251-258页

作者：何佳豪吴梦阳李高伟石文孙晓旺王显会南京理工大学机械工程学院南京210094 内蒙古第一机械集团有限公司内蒙古包头014030

为研究聚脲涂层喷涂位置及涂层厚度对钢板抗爆性能的影响规律。对4种不同类型喷涂结构及纯钢板结构进行2 kg TNT(trinitrotoluene)炸药爆炸试验,并采用LS-DYNA仿真软件对试验工况进行数值模拟,比对试验结果验证数值计算的可靠性,同时在... 详细信息

为研究聚脲涂层喷涂位置及涂层厚度对钢板抗爆性能的影响规律。对4种不同类型喷涂结构及纯钢板结构进行2 kg TNT(trinitrotoluene)炸药爆炸试验,并采用LS-DYNA仿真软件对试验工况进行数值模拟,比对试验结果验证数值计算的可靠性,同时在理论层面对迎、背面喷涂结构中的应力波衰减特性进行计算分析;在此基础上,进一步研究涂层厚度对背面喷涂结构抗爆性能的影响规律。结果表明:相比于无喷涂、迎面、双面喷涂结构,背面喷涂展现出更显著的抗爆潜力,其形成的大阻抗比结构是有效衰减应力波峰值的重要原因;等钢板厚度条件下,增加涂层厚度能有效提升结构抗力,但提升程度随着聚脲/钢板厚度比的增加而不断降低;等面密度条件下,增加涂层厚度结构呈现加剧破坏趋势。

关键词：聚脲涂层数值计算抗爆性能复合结构

考虑多种作用效应的表面防渗聚脲涂层非线性分析及设计

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水利学报 2024年第4期55卷 437-448页

作者：李炳奇张继磊刘小楠孟天一中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038

聚脲与聚氨酯相比,具有绿色环保、耐久性好、力学性能优异、施工面适应性强等优势,聚脲基防渗层被广泛应用于水工结构中。鉴于防渗聚脲尚无成型的结构设计计算理论,惯常采用的经验性设计可能会导致不安全、不合理、不经济的设计结果,本... 详细信息

聚脲与聚氨酯相比,具有绿色环保、耐久性好、力学性能优异、施工面适应性强等优势,聚脲基防渗层被广泛应用于水工结构中。鉴于防渗聚脲尚无成型的结构设计计算理论,惯常采用的经验性设计可能会导致不安全、不合理、不经济的设计结果,本研究通过探讨聚脲基表面防渗涂层非线性分析的关键理论,基于有限单元法建立了非线性数值模型。在涂层基面开裂、水压荷载作用、伸缩缝变形等不同受力工况下,通过对材料的受力变形行为、剥离行为、破坏模式等分析,总结了涂层受力变形规律,并基于分析结果,提出表面防渗聚脲设计流程。研究表明:对于水压作用下的涂层基面开裂工况,涂层最大应力随水压荷载、粘结强度增大而增大,随开裂宽度变化不显著,涂层剥离长度随粘结强度增大而减小,随开裂宽度增大而增大;对于伸缩缝变形工况,涂层剥离长度均随涂层厚度增大而增大,涂层剥离长度随伸缩缝变形量增大而增大,随粘结强度增大而减小,剥离长度随水压荷载变化趋势不显著;涂层最大应力随涂层厚度增大而减小,随粘结强度增大而增大,随水压荷载增大而逐渐增大。最终基于数值分析结果提出了考虑伸缩缝变形工况下的聚脲涂层结构设计方法,形成设计流程并计算机软件化。

关键词：聚脲涂层基面开裂伸缩缝变形数值分析涂层结构设计

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接触爆炸下聚脲涂层增强钢板的抗爆性能

兵工学报 2024年第5期45卷 1637-1647页

作者：刘保华徐文龙王成杨同会葛萌北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 山东大学高等技术研究院山东济南250061 清华大学航天航空学院北京100084

为满足装甲车等武器装备在接触爆炸下的防护需求,通过实验与数值模拟开展单层钢板及迎/背爆面聚脲增强钢板接触爆炸下的抗爆性能研究,分析不同面密度、不同聚脲涂覆位置下钢板的破坏模式及防护机理,探究在一定面密度下钢板-聚脲厚度比... 详细信息

为满足装甲车等武器装备在接触爆炸下的防护需求,通过实验与数值模拟开展单层钢板及迎/背爆面聚脲增强钢板接触爆炸下的抗爆性能研究,分析不同面密度、不同聚脲涂覆位置下钢板的破坏模式及防护机理,探究在一定面密度下钢板-聚脲厚度比对复合结构抗爆性能的影响。研究结果表明:背爆面涂覆等厚度聚脲能够有效减小钢板背面穿孔及拉伸破坏,降低结构残余位移,迎爆面涂覆等厚度聚脲能够显著增强结构抗爆能力,使接触爆炸下的钢板损伤大大降低;相同面密度下,聚脲吸能性能与聚脲厚度正相关,但是聚脲过厚会导致复合结构变形加大,稳定性降低;综合考虑聚脲增强钢板结构的破坏变形、速度衰减以及能量吸收情况,在研究范围内,钢板迎爆面涂覆厚度比为1∶0.78的聚脲层具有最佳的抗爆性能。

关键词：钢板聚脲涂层接触爆炸抗爆性能面密度

涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板减振抗冲击性能研究

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中国科学：技术科学 2021年第8期51卷 959-969页

作者：李晖王东升祖旭东王洪斌王相平韩清凯闻邦椿东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 南京理工大学机械工程学院南京210094 中国航发沈阳发动机研究所沈阳1I00I5

本文分别建立了用于振动和冲击特性分析的涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板的两类动力学模型,并对涂层-复合材料板结构的减振和抗冲击性能同时进行了量化评估.采用一阶剪切变形理论表示结构系统的位移场,通过Rayleigh-Ritz法求... 详细信息

本文分别建立了用于振动和冲击特性分析的涂覆聚脲涂层的纤维增强树脂基复合材料板的两类动力学模型,并对涂层-复合材料板结构的减振和抗冲击性能同时进行了量化评估.采用一阶剪切变形理论表示结构系统的位移场,通过Rayleigh-Ritz法求解固有频率,并通过振型叠加法获得脉冲激励下的振动响应,进一步通过傅里叶变换和卷积运算推导获得了评价抗振性能的关键指标"动刚度";另外,在考虑低速冲击造成的结构变形基础上,建立了等效的二自由度弹簧-质量模型来描述其动态冲击过程与接触力的变化.同时,使用线性化赫兹接触理论获取冲击接触力,并通过Runge-Kutta法求解冲击响应,进而获得了评价抗冲击性能的关键数据"载荷-位移曲线".最后,以有、无聚脲涂层的T300碳纤维/环氧树脂基复合材料板为研究对象,搭建了振动与冲击一体化测试系统,获得了有、无涂层试件的多项动力学参数,验证了理论分析模型及其预测结果的正确性.研究结果表明,敷聚脲涂层后,复合材料板试件的前四阶动刚度最大提升了74.7%,且载荷-位移曲线上的冲击接触力和位移峰值分别下降了13.9%和13.3%,有效证明了聚脲涂层在结构减振和抗冲击性能方面发挥的积极贡献.

关键词：聚脲涂层纤维增强复合材料板减振抗冲击

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自然曝晒条件下聚脲涂层的耐老化性能研究

材料导报 2022年第2期36卷 216-223页

作者：张月孙鹏飞吕平黄微波车凯圆王荣珍青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

针对聚脲涂层,研究了其在自然曝晒180 d过程中拉伸强度和断裂伸长率等力学性能、光泽度等表面性能以及烟密度的变化规律,进一步采用傅里叶红外光谱、热失重分析、扫描电子显微镜、原子力显微镜等测试手段对涂层的微观结构与形貌进行了... 详细信息

针对聚脲涂层,研究了其在自然曝晒180 d过程中拉伸强度和断裂伸长率等力学性能、光泽度等表面性能以及烟密度的变化规律,进一步采用傅里叶红外光谱、热失重分析、扫描电子显微镜、原子力显微镜等测试手段对涂层的微观结构与形貌进行了机理研究,并分析了自然曝晒条件下涂层耐老化性能变化的机理。研究结果表明:曝晒后涂层的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能有不同程度的下降,光泽度和烟密度分别下降了99.89%和82.20%;而润湿性、热稳定性提高;曝晒后涂层的表面发生龟裂,其粗糙度增加。曝晒过程对涂层化学结构的影响较大,曝晒后涂层微相分离程度提高,通过红外定量分析可知曝晒后涂层的氢键键长和氢键化程度皆降低。

关键词：聚脲涂层老化性能抑烟性能微相分离氢键化程度粗糙度

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聚脲涂层抗爆抗侵彻性能研究进展

兵器装备工程学报 2021年第8期42卷 112-118页

作者：蔡军锋李少杰闫军杜仕国陆军工程大学弹药工程系石家庄050000 河北交通职业技术学院土木工程系石家庄050000

聚脲作为新兴的弹性体涂层材料,近年来在抗爆防护领域的应用受到广泛关注。国内外研究表明聚脲涂层在提升基体抗爆冲击以及破片侵彻防护方面具有显著的效果。聚脲是由异氰酸酯与端氨基组分快速反应而成的一类弹性体共聚物,其中硬段微区... 详细信息

聚脲作为新兴的弹性体涂层材料,近年来在抗爆防护领域的应用受到广泛关注。国内外研究表明聚脲涂层在提升基体抗爆冲击以及破片侵彻防护方面具有显著的效果。聚脲是由异氰酸酯与端氨基组分快速反应而成的一类弹性体共聚物,其中硬段微区随机分布在软段形成的连续基质中,在纳米尺度上形成相分离的微观结构,使其具有优异的力学性能。尽管对聚脲在多种防护结构的应用研究方面进行了大量探索,并取得了部分规律性的认识,但针对具体防护结构设计而言,聚脲涂层位置、厚度比例、底材处理方法等还缺乏系统性的研究。在作用机理方面,抗侵彻性能归因于在高应变加载下聚脲发生橡胶态向玻璃态转变,而衰减冲击波机理还未有确定的结论,有待进一步研究分析。主要综述了近年来聚脲涂层在复合防护结构应用中的研究现状,包括研究方法、复合防护结构设计以及防护机理分析等。分析认为,聚脲配方优化设计及改性、系统探究复合结构防护性能的影响因素、计算机模拟与实验相结合结合研究聚脲防护机理是未来的重点研究方向。

关键词：聚脲涂层抗爆防护冲击波防护机理

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聚脲涂层的耐酸、碱、盐腐蚀试验及结果

腐蚀与防护 2011年第2期32卷 103-106页

作者：吕平李志高张静青岛理工大学土木工程学院青岛266033

采用海水浸泡、盐雾试验、硫酸浸泡和氢氧化钠浸泡腐蚀等方法,研究了聚脲涂层的耐腐蚀性能,并采用扫描电镜(SEM)观察了涂层老化后的表面形貌。结果表明,海水浸泡180天后,聚脲涂层的拉伸强度仅下降4%,断裂伸长率增加了1.2%。盐雾试验180... 详细信息

采用海水浸泡、盐雾试验、硫酸浸泡和氢氧化钠浸泡腐蚀等方法,研究了聚脲涂层的耐腐蚀性能,并采用扫描电镜(SEM)观察了涂层老化后的表面形貌。结果表明,海水浸泡180天后,聚脲涂层的拉伸强度仅下降4%,断裂伸长率增加了1.2%。盐雾试验180天后涂层拉伸强度下降了25.7%,断裂伸长率增加了4.2%,涂层表面局部有孔洞,涂层仍致密,未影响内部结构。硫酸溶液腐蚀60天后拉伸强度降低了30%,断裂伸长率增加了1.1%,涂层表面产生严重的点状腐蚀,并伴随腐蚀孔洞产生,扩展到内部,形成许多降解产物。在氢氧化钠溶液腐蚀条件下,涂层拉伸强度降低了25%,断裂伸长率增加了9.6%,涂层表面粗糙度略有增加,但没有影响内部结构。可见,聚脲涂层具有较好的耐海水浸泡和盐雾老化能力,而在强酸、强碱溶液中耐蚀性略有降低。

关键词：聚脲涂层盐雾试验酸碱腐蚀涂层老化表面形貌

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聚脲涂层体系在混凝土表面的附着性能研究

中国腐蚀与防护学报 2011年第5期31卷 348-355页

作者：钟萍李健湖南工程学院化学化工学院湘潭411104 武汉材料保护研究所武汉430030

应用无溶剂环氧封闭涂料和聚脲涂料在混凝土试样表面制备聚脲涂层体系,测试了该涂层体系在混凝土表面的附着强度,利用表面形貌分析及红外光谱和电子能谱等技术手段,分析混凝土与聚脲涂层界面特性,探讨聚脲涂层在混凝土表面附着失效的机... 详细信息

应用无溶剂环氧封闭涂料和聚脲涂料在混凝土试样表面制备聚脲涂层体系,测试了该涂层体系在混凝土表面的附着强度,利用表面形貌分析及红外光谱和电子能谱等技术手段,分析混凝土与聚脲涂层界面特性,探讨聚脲涂层在混凝土表面附着失效的机理。结果表明,聚脲涂层与混凝土的附着失效为涂层与混凝土之间的物理附着破坏;而"无溶剂环氧封闭涂层+聚脲涂层"体系的失效为封闭涂层与混凝土之间的物理附着破坏和封闭涂层本身的内聚破坏;封闭涂层的应用可提高混凝土表面的强度,无溶剂环氧封闭涂层和聚脲涂层之间可以形成互穿网络结构。

关键词：聚脲涂层湿附着力微观形貌附着性能