郑华升
,
朱四荣
,
李静
,
李卓球
,
张小玉
功能材料
自制装置构造构件的平面纯剪切变形,将薄层状的树脂基碳纤维复合材料（CFRP）粘贴在构件的纯剪切区域表面,在弹性范围内分析了CFRP的电阻对平面纯剪切变形的响应。实验结果表明,剪应变导致单向连续碳纤维增强的CFRP的纵向电阻变化不明显,其剪切力阻效应灵敏度约为0.16;碳纤维毡增强的CFRP具有显著的剪切力阻效应,其电阻表现出随剪应变线性的可恢复的增加,其剪切力阻效应灵敏度约为2.58。结合线应变致力阻效应产生机制,并通过CFRP细观结构的分析得出,纤维的随机乱向分布及纤维搭接形态的多样性是碳纤维毡增强的CFRP存在剪切力阻效应的主要原因。
关键词:
CFRP
,
平面纯剪切
,
力阻效应
郑华升
,
李静
,
朱四荣
,
李卓球
玻璃钢/复合材料
以短切碳纤维毡和环氧树脂为原材料制备CFRP复合材料,提出将其作为智能表层用于GFRP结构变形监测.实验结果表明,CFRP智能表层具有稳定的伏安性能和力阻效应,随着拉应变的增加,其电阻表现出线性的可恢复的增大,且具有较好的稳定性;利用CFRP智能表层电阻变化,无论是将其敷设在受拉侧还是受压侧,均可实时监测GFRP梁的弯曲变形;通过采用不同电极布置方式的对比试验发现,CFRP智能表层的测试结果受到电极布置方式的影响,端部电极四电极法和表面电极四电极法的力阻灵敏度分别为5.9和7.3,而两电极法的灵敏度可达到13.1,但在稳定性方面四电极法优于两电极法.
关键词:
GFRP
,
CFRP
,
力阻效应
,
变形监测
朱四荣
,
周志勇
,
吕泳
,
郑华升
,
李卓球
复合材料学报
研制了一种具有动态传感功能的碳纤维/树脂智能层,可用于结构的应变模态诊断.通过不同加载频率下的单向拉伸实验揭示了这种智能材料对低频动态载荷的响应能力,并理论分析了动态响应误差的影响因素.在此基础上将碳纤维/环氧树脂智能层连续敷设于悬臂梁结构表面代替传统的点式应变片,进行应变模态测试.测试结果表明,碳纤维/环氧树脂智能层可以较精确地反映结构的前三阶固有频率,并较好地表征结构的前三阶应变模态振型.对悬臂梁局部附加质量后重新进行了模态试验,结果表明:附加质量后,智能层反映的结构固有频率显著下降；同时,在附加质量所在的节点位置,智能层反映的应变模态振型有突变产生,说明智能层所表征的应变模态对结构物性参数变化具有识别能力,采用智能层与采用应变片的实验结果一致.此外,基于碳纤维/树脂智能层的可覆盖性,采用有限的测点全面捕捉了结构的应变模态信息,并在测试中通过在可疑区域内逐步增加测点,实现了结构物性参数变化的定位.
关键词:
碳纤维/树脂智能层
,
动态传感特性
,
结构健康监测
,
应变模态
,
物性参数变化识别
郑华升
,
朱四荣
,
李卓球
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.11.018
以短切碳纤维毡和环氧树脂为原材料制成复合材料,考察了该材料在单向拉伸载荷下的力阻响应.实验结果表明,该材料具有正力阻效应(拉应变引起材料的电阻增大).其中,单层碳纤维毡/环氧树脂复合材料的力阻灵敏度可达13．9,但在加载过程中其电阻表现出逐渐衰减趋势；多层碳纤维毡/环氧树脂复合材料的力阻性能更为稳定,但随着层数的增加灵敏度逐渐降低,5层复合材料的力阻灵敏度下降到5．7.多层复合材料的立体导电网络是其稳定性提升和灵敏度下降的主要原因.将碳纤维毡/环氧树脂多层复合材料敷设在梁结构表面形成智能表层,利用其力阻性能实现了梁结构在循环载荷下的变形监测以及在单调载荷作用下损伤监测.
关键词:
碳纤维毡
,
环氧树脂
,
力阻效应
,
健康监测
郑华升
,
朱四荣
,
李卓球
功能材料
为探索树脂基碳纤维复合材料（CFRP）温敏效应的机理,针对环氧树脂基体中碳纤维单丝及正交搭接的碳纤维界面进行了温敏效应实验。实验结果表明碳纤维单丝具有NTC效应,其温敏曲线线性稳定,碳纤维单丝被树脂浸润后,由于树脂膨胀带动纤维在其轴向的伸长,使得树脂基中碳纤维单丝的NTC效应有所减弱;树脂基中碳纤维界面表现出非线性变化的PTC效应,温度越高,其界面电阻随温度变化的趋势越显著,树脂基碳纤维复合材料的温敏特性是树脂基体中碳纤维单丝及其界面的温敏效应协同作用的结果,相对于碳纤维本身而言,碳纤维界面对温度变化更敏感,在CFRP温敏效应中占主导地位。
关键词:
碳纤维
,
环氧树脂
,
界面
,
温敏性
朱四荣
,
郑华升
,
李卓球
复合材料学报
提出一种具有局部搭接结构的树脂基碳纤维智能层,将其敷设于结构表面以检测结构受载时的变形,实现对结构大范围临测.基于该智能层,采用单轴拉伸和三点弯曲的加载方式,对构件进行应变和位移检测.实验发现,碳纤维局部搭接结构是引起力阻效应的主要因素,其单位应变的电阻率变化的灵敏度达到104,相当于非搭接连续碳纤维复合材料力阻效应灵敏度的34倍.实验结果还进一步表明,树脂基搭接碳纤维智能层力阻曲线光滑稳定,其传感极限约为8500 με.建立了树脂基搭接碳纤维复合材料的电学模型,揭示了这种力阻效应主要来源于搭接界面处层问电阻的变化,并从纤维轴向力、搭接面积和层间剪应变三个方面解释了这种层问电阻变化的机制.
关键词:
碳纤维
,
局部搭接智能层
,
力阻效应
,
电学模型
,
层问电阻
