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碳纤维复合材料空间反射镜制造技术研究进展

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160328.012

碳纤维复合材料(CFRP)具有比刚度高、热稳定性好，可设计性强等特点，成为轻量化反射镜制造的新型理想材料，特别适合大口径、高分辨率空间反射镜的制造。简单介绍空间光学反射镜的国内外研究应用的现状。根据反射镜的特点介绍了碳纤维复合材料的材料选择要求，以及国外常用碳纤维复合材料预浸料体系。碳纤维复合材料反射镜制造方法与传统光学材料反射镜的制造不同，一般采用高效、快速、制造成本低的复制工艺来实现。总结了碳纤维复合材料反射镜的复制工艺和反射镜复制精度的影响因素，影响因素包括复制模具、预浸料铺层、反射镜变形、纤维印痕现象、尺寸稳定性以及反射镜尺寸等，并对前五项影响因素提出相应的控制措施来减小影响程度。重点阐述了反射镜纤维印痕现象的成因和解决方法，以及控制尺寸稳定性的关键。

关键词: 碳纤维复合材料 , 反射镜 , 氰酸酯 , 复制工艺 , 纤维印痕 , 自动铺放 , 尺寸稳定性

碳纤维复合材料传动轴承扭性能优化设计

胡晶 , 李晓星 , 张天敏 , 韩华渠

复合材料学报

利用数值模拟分析的方法研究了铺层角度、厚度、顺序以及对称性对碳纤维复合材料传动轴抗扭性能的影响规律. 研究发现结构抗扭截面系数在单向铺层方向为接近0°、45°及接近90°时较高, 且随着铺层厚度增加而增大;扭转刚度则在40°～70°较好. 在接近O°和接近90°铺层间铺设45°铺层能提高零件抗扭性能;与反对称铺层方案相比对称铺层方案更有利于零件承受扭矩. 将优化铺层方案应用在某型号风机传动轴的设计中, 试验证明能够满足使用要求并达到节约原材料的目的.

关键词: 碳纤维复合材料 , 传动轴 , 铺层方案 , 扭转性能 , 有限元分析

拉伸状态下碳纤维复合材料T型接头的断裂行为

盛仪 , 熊克 , 卞侃 , 熊璇 , 陈宏 , 郝银凤

复合材料学报

建立了碳纤维复合材料T型接头数值模型,模拟了其在拉伸载荷下的损伤产生、扩展及失效过程,并对碳纤维复合材料T型接头试件进行了静态拉伸试验.结果表明,接头的初始损伤载荷为9.8～12.0 kN,损伤发生后接头的载荷值发生突降(降低约27％～38％),此时接头仍具有一定承载能力;试件完全脱胶载荷较初始损伤载荷略有降低(载荷范围为8.0～8.6 kN).数值计算和试验结果吻合,结果均显示填料区是碳纤维复合材料T型接头最薄弱的部位,易发生破坏;填料区破坏后裂纹迅速向填料区周围的胶层扩展,导致胶层的剥离,这是导致碳纤维复合材料T型接头失效的最主要原因.

关键词: 碳纤维复合材料 , T型接头 , 断裂行为 , 数值模型 , 静态拉伸

碳纤维复合材料接头力学性能试验与仿真分析

孙旋 , 童明波 , 陈智 , 高彬

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160308.003

采用试验和仿真分析的方法对T800/924复合材料接头在拉伸载荷作用下的力学性能进行研究.在电子万能试验机上进行了接头试验件的拉伸试验,记录试验中试验件的破坏过程,得到了最终失效载荷.采用非线性有限元法,基于ABAQUS软件平台,使用内嵌的材料用户定义子程序(VUMAT),建立了该试验对应的有限元分析模型,得到接头的应变分布情况,并给出接头失效载荷的计算值.结果表明:计算预测接头的损伤部位与试验吻合,失效载荷计算值与试验值差值较小,证明了仿真分析方法的可行性.通过结果分析发现,孔边是应力集中的地方,破坏一般从孔边开始萌生,并且接头面外受载能力较弱,接头的失效模式一般是孔边面外拉脱.

关键词: 碳纤维复合材料 , 力学性能 , VUMAT , ABAQUS , 失效模式

具有过渡点温度特性导线的力学计算及工程应用

鲍星辉 , 杨长龙 , 张玉良 , 金鹏

玻璃钢/复合材料

具有过渡点温度特性导线是用线膨胀系数比钢线小很多的材料(如碳纤维复合材料)替代钢芯,与外层铝线绞制成特殊导线.该导线芯线具有极佳的耐热性和低线膨胀系数,可将导线允许温度提高至160℃或更高,从而提高了导线的输送容量,并且导线具有低弧垂特性.这种导线的架线力学特性与钢芯铝绞线不同,应用弹性变形的虎克定律以及导线悬链线方程推导了具有过渡点温度特性导线的过渡点温度和张力的计算方法,已在辽宁省多条送电线路的架线设计中应用,取得了很好的效果.

关键词: 碳纤维复合材料 , 架空导线 , 过渡点温度 , 张力

钻削参数对碳纤维复合材料孔加工质量的影响

章伟 , 黄威武 , 罗胜 , 王社权

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.04.008

本研究通过单因素试验方法,开展钻削碳纤维复合材料的试验研究.采用KISTALER公司9265B型测力仪测钻削轴向力,并采用撕裂因子评价孔形貌质量,对钻削碳纤维复合材料的过程进行分析,研究不同钻削参数对钻削碳纤维复合材料的轴向力和孔加工质量的影响.试验结果表明:随着进给量的增大,轴向力逐渐增大,孔退钻口撕裂因子呈现先减小再增大的趋势,孔进钻口撕裂因子则呈现逐步小幅增大的趋势.随着转速的增大,轴向力逐步小幅减小,孔退钻口撕裂因子随之减小.并且,进给量对轴向力和孔加工质量的影响远大于转速对轴向力和孔加工质量的影响.在相同条件下,孔进钻口的毛刺、撕裂等缺陷明显少于退钻口的缺陷.

关键词: 碳纤维复合材料 , 钻削 , 切削参数 , 撕裂因子