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本文概述了有机蒙脱土/橡胶复合材料的制备方法,重点介绍了机械混炼法和插层技术法,并简单展望了有机改性蒙脱土增强橡胶材料今后的研究方向。为减轻复合材料无人机机翼的结构质量,利用MSC.PATRAN和MSC.NASTRAN建立大展弦比机翼结构布局优化设计的二级优化方法:级以机翼的刚度为目标,采用响应面法对翼梁位置进行优化;第二级以机翼结构质量为目标函数,采用遗传算法对机翼各元件的铺层参数进行优化。通过对某型大展弦比无人机机翼进行结构布局优化设计,结果表明提出的大展弦比无人机机翼二级优化方法能够在满足强度、刚度性能设计要求的前提下,减轻约25%的结构质量,减重效果明显。基于热化学和残余应力理论,采用顺序热-力耦合方法建立了复合材料固化过程的三维有限元模型,通过与文献中C形构件计算结果的对比,验证了该仿真模型具有较高的精度。采用该模型计算了AS4/3501复合材料层合板挖补修理固化过程中模量和残余应力的变化历程。结果表明,凝胶点之前,树脂模量和复合材料横向模量很小,而平行于纤维方向存在残余压应力;凝胶点之后,模量均随时间快速增大到一定值,残余应力先逐渐增大到一定值,再随降温过程快速增大。

模拟风电叶片蒙皮铺层结构,采用真空辅助灌注成型工艺制备了含高分子电热膜的夹层结构玻璃钢样板,研究了在不同环境温度和功率密度下的通电加热效果,通过实验数据拟合出了灌注后的高分子电热膜具备防除冰能力所需的功率密度与所处环境温度的关系式,并研究了低温环境中不同功率密度下的除冰性能。结果表明,在-11~-13℃环境中且表面覆冰厚度为1cm的情况下,在200~600W/m2功率密度范围内的除冰时间可控制在1~3h。碳纤维增强树脂基复合材料生产过程中会产生孔隙的缺陷,孔隙会对性能造成影响,故需要对孔隙含量进行标定。以碳纤维增强双马酰亚胺树脂为研究对象,分别采用密度法、显微照相法、超声检测法、高精度X射线数字成像法等4种方法,对热压罐和微波固化成型法制备的层压板孔隙缺陷进行检测,并计算其孔隙率。研究结果表明,显微照相法、高精度X射线数字成像技术法测试的孔隙率接近,密度法的误差较大。为量化沥青混合料集料之间的接触关系,提出了一种基于数字图像的沥青混合料集料接触分析方法.以AC20型沥青混合料为例,对72个车辙板试件切片图像进行处理,得到每个切片上大于2.36 mm集料的接触数量及集料特征;通过统计分析,得到AC20型沥青混合料接触对总体分布、各档集料的接触对分布及单颗集料接触数分布规律.通过对AC20型沥青混合料接触状况的量化分析,可将接触特征作为混合料级配设计的参考因素,指导级配设计.

研究了制备单向分布钢纤维混凝土的方法及单向分布钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度的增强作用.在钢纤维混凝土成型振动时,对试模中的混凝土拌合物施加匀强磁场,钢纤维受到磁场力作用,方向趋同于磁场方向,硬化后即制备出单向分布钢纤维混凝土.结果表明:制备的单向分布钢纤维混凝土纤维方向效应系数达到0.90以上;钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度随钢纤维方向效应系数的提高而提高;钢纤维掺量相同时,相同配合比的单向分布钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度显著高于普通钢纤维混凝土.研究了粉煤灰和硅灰对玄武岩纤维增强水泥基材料强度发展规律的影响,分析了粉煤灰和硅灰复掺对水泥砂浆中玄武岩纤维耐腐蚀性的影响.结果表明:玄武岩纤维对水泥基材料的早期抗折强度具有增强作用,后期增果下降,甚至会降低基体强度;粉煤灰和硅灰可显著延长玄武岩纤维对水泥砂浆抗折强度增果的时效.XRD图谱和显微结构分析表明,粉煤灰和硅灰复掺后降低了水泥基体中Ca(OH)2晶体的含量和玄武岩纤维的腐蚀程度,改善了玄武岩纤维和水泥基体之间的界面性质.将废弃电路板回收处理后得到的非金属粉末掺入水泥砂浆中,研究非金属粉末粒径大小对水泥砂浆性能的影响;为改善非金属粉末和水泥浆体之间的界面性能进而改善复合砂浆的性能,采用硅烷偶联剂处理非金属粉末和在砂浆中加入丁苯乳液2种改性方法.结果表明:硅烷偶联剂处理可以降低砂浆的含气量和收缩率,加入丁苯乳液改善了砂浆的抗压强度和毛细孔吸水率.偶联剂处理和加入丁苯乳液都可以提高砂浆的抗折强度和黏结抗拉强度.废弃电路板非金属粉末粒径越小,水泥砂浆的抗压强度、抗折强度和黏结抗拉强度越大,含气量、收缩率和毛细孔吸水率越小.