元振毅
,
王永军
,
杨凯
,
刘天骄
,
王俊彪
,
魏生民
,
赵国强
,
魏俊鹏
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151028.001
为研究制件成型过程中的层间滑移情况及固化后的回弹变形，首先，利用自行开发的热隔膜成型装置制备了热固性树脂基复合材料C型制件。同时，针对热隔膜成型过程建立了三维数值仿真模型；该模型由3个复合材料固化过程子模型构成，包括热-化学模型、层间滑移模型和固化变形模型。然后，在此基础上将固化过程中复合材料性能的时变特性引入到仿真模型中，并将仿真结果与文献中的实验结果进行比较。最后，利用建立的仿真模型对热隔膜成型过程进行了数值模拟，并与实验进行比对，重点研究了成型过程中温度、固化度分布、层间滑移以及固化变形情况。所得结果证明所建立的数值模型对热隔膜成型过程的预测具有较高的可靠性及准确性，可以为后续热隔膜成型参数优化和模具修正提供参考。
关键词:
热固性树脂基复合材料
,
热隔膜成型
,
层间滑移
,
数值模拟
,
固化变形
魏庆华
,
汪焰恩
,
杨明明
,
魏生民
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.21.008
基于HA/PLA复合材料可以在很大程度上实现 HA与PLA两者的优势互补,有望成为一种理想的骨替换材料。运用分子动力学(MD)方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的3个晶面(001)、(100)、(110)分别与聚乳酸(PLA)相互作用后混合体系的结合能,并对(110)晶面径向分布函数和力学性能进行了计算分析。结果表明,3晶面所对应结合能大小为 HA(110)>HA(100)>HA(001)；其相互作用主要源自PLA中的O 原子分别与HA中的H 原子形成的氢键以及 Oa1-Ca之间形成了离子键；PLA 组分能够对 HA的力学性能起到明显的加强作用,且 HA/PLA混合体系在各个方向的力学性能较单组分 HA更为接近,从而克服了因材料各向异性而导致的缺陷。
关键词:
羟基磷灰石
,
聚乳酸
,
分子动力学
,
结合能
,
径向分布函数
,
力学性能
汪焰恩
,
魏庆华
,
杨明明
,
魏生民
高分子材料科学与工程
为了研究聚乙烯醇在羟基磷灰石晶面上形成的相互作用,文中运用分子动力学方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的(001)、(100)、(110)晶面分别与含不同单元体数(40、80、120)聚乙烯醇相互作用后混合体系的结合能,并对(110)晶面径向分布函数和力学性能进行了计算分析和比较.结果表明,3个晶面所对应结合能大小为HA(110)＞HA(100)＞HA(001),同时结合能的大小和混合体系的力学性能在一定范围内会随着聚乙烯醇所含单体数的增加而增加,但当单体数达到一定值后结合能与力学性能反而会下降,这与单组分间是否形成有效接触有关;其相互作用主要源自PVA中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键以及Oa-Ca之间形成了离子键.
关键词:
聚乙烯醇
,
羟基磷灰石
,
分子动力学
,
结合能
,
力学性能
,
径向分布函数
武伟超
,
王永军
,
张新娟
,
王俊彪
,
魏生民
兵器材料科学与工程
为确定激光切割工艺对TC4钛合金板材疲劳性能的影响，对其进行激光切割试验，从切缝表面形貌和元素成分变化、热影响区及微观组织、试件的疲劳性能及疲劳断口等方面进行了研究。结果表明：激光切割TC4钛合金的切缝表面存在大量熔融金属凝固后形成的沟槽和微观裂纹，激光切割产生的热影响区构成了疲劳源区，导致激光切割试件的疲劳寿命大幅下降；激光切割工艺应用在对零件疲劳寿命有一定要求的领域里时，应采取一定措施去除切割热影响区。
关键词:
TC4
,
钛合金
,
激光切割
,
微观组织
,
疲劳性能
汪焰恩
,
魏庆华
,
杨明明
,
魏生民
材料研究学报
基于羟基磷灰石陶瓷微球人工骨支架的制备工艺,用分子动力学(MD)方法研究了羟基磷灰石(HA)的三个晶面(001)、(100)、(110)分别与生物胶黏剂α-氰基丙烯酸正丁酯(NBCA)相互作用后混合体系的结合能,并计算分析了(110)晶面的力学性能和径向分布函数.结果表明,三晶面所对应结合能关系为HA(110)＞ HA(100)＞ HA(001);HA(110)晶面与NBCA之间粘结强度高于HA(100)和HA(001)晶面;对聚合度为40的NBCA聚合物与HA相互作用的MD计算表明,HA(110)/NBCA混合体系的力学性能比单组份HA体系有所下降,但满足人工骨对力学性能的要求;元素之间的径向分布函数揭示了混合体系HA/NBCA组分之间的相互作用机理,NBCA与HA(110)晶面存在较强的相互作用.其主要原因是,NBCA中的N原子和羰基中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键,进而说明了HA对NBCA的强吸附作用.
关键词:
材料科学基础学科
,
羟基磷灰石
,
α-氰基丙烯酸正丁酯
,
分子动力学
,
结合能
,
力学性能
,
径向分布函数
柴卫红
,
汪焰恩
,
魏庆华
,
杨明明
,
李欣培
,
魏生民
材料研究学报
doi:10.11901/1005.3093.2015.749
为了从微观分子相互作用层面研究三维打印骨支架工艺中的粉末粘结机理及本质,本文采用分子动力学的模拟仿真方法,分别从内聚能密度结合能、对关联函数、力学性能等方面对目前应用较多的PVP、PAM、PVA三种粘结剂的性能进行了研究,并将所得结果进行了分析和比较.仿真结果表明,三种粘结剂与HA相互作用模型的界面结合能的大小关系与粘结剂本身的内聚能密度大小关系一致,即PAM＞ PVA＞ PVP;粘结剂高分子与羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)的对关联函数分析表明,粘结剂与HA发生相互作用主要是通过高聚物中的极性官能基团与HA中的Ca原子、羟基发生作用形成离子键、氢键,且离子键作用强度较大;此外,三种相互作用模型各个方向的力学性能较单一HA有所降低,且相互作用模型力学性能的优劣关系为PVA/HA＞ PAM/HA＞PVP/HA,这一结论与结合能的大小关系并不完全一致,这说明相互作用模型的力学性能与粘结剂的粘性并不存在特定的内在关系.
关键词:
无机非金属材料
,
羟基磷灰石
,
分子动力学
,
粘结机理
,
力学性能
元振毅
,
王永军
,
张跃
,
杨选宏
,
王俊彪
,
魏生民
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140328.001
针对热固性树脂基复合材料固化过程中各种复杂的物理化学变化之间的相互影响,建立了基于材料性能时变特性的复合材料固化过程的二维多场耦合计算模型.该模型由已知的3个经典复合材料固化过程子模型构成,包括热-化学模型、树脂黏度模型和树脂流动模型.在此基础上,将固化过程中材料性能的时变特性引入多场耦合计算模型中.通过与文献中实验结果的比较,证明了所建立的模型具有较高的可靠性.对AS4/3501-6复合材料层合平板的固化过程进行了数值模拟,重点研究了固化过程中纤维体积分数变化及材料参数的时变特性对固化过程中温度、固化度和树脂压力等参量的影响.分析结果表明:考虑纤维体积分数变化和材料性能的时变特性后,固化过程中复合材料层合板中心温度峰值明显减小,树脂压力随时间的变化将有所滞后.
关键词:
复合材料
,
固化
,
树脂流动
,
数值模拟
,
耦合关系
元振毅
,
王永军
,
王俊彪
,
魏生民
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150729.002
针对复合材料制件在成型过程中的固化变形这一关键技术问题,通过在模具与复合材料制件之间引入剪切层的方法,建立了预测复合材料制件固化变形的解析计算模型和有限元仿真模型.剪切层的剪切模量用来衡量固化过程中模具与复合材料制件之间的相互作用,其数值大小通过与实验数据进行比对而得到.基于建立的固化变形模型,与文献中已有的实验结果进行了比较.结果表明:所建立的模型具有较高的可靠性.同时针对L型复合材料制件建立了三维有限元仿真模型,模型中除考虑材料各向异性和化学收缩效应以外,还将成型过程中模具与复合材料制件间的相互作用考虑在内.模拟结果表明:引入模具作用后L型零件的固化变形预测结果更加准确.
关键词:
复合材料
,
固化变形
,
有限元仿真
,
解析模型
,
模具-制件相互作用
