CF/PEEK热塑性复合材料电阻焊接及其力学性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hegang520
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为实现结构的轻量化,纤维增强聚合物(FRP)复合材料,特别是热塑性复合材料,已经被广泛应用于航空航天等各个领域。在飞行器部件的制造过程中势必会涉及FRP复合材料的连接,其连接强度直接影响整体结构的承载性能。利用热塑性复合材料自身可反复熔融连接的特点,焊接连接技术被开发。电阻焊接作为焊接连接技术之一,因其具有连接强度高、设备易搭建、操作简单、连接效率高等优点,逐渐成为研究的热点。本文以连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料为研究对象,研究了电阻焊接工艺及多种焊接件的力学性能。本文首先研究了树脂薄膜类型对电阻焊接强度的影响,然后采用不同的电阻焊接工艺参数,包括焊接温度、焊接时间、焊接压力,制备了CF/PEEK复合材料单搭剪切试件。开展了单搭接剪切实验,研究了焊接温度、焊接时间、焊接压力对单搭接接头剪切强度的影响。通过超景深显微镜和扫描电子显微镜对单搭接接头处的宏观和微观断口形貌进行分析,揭示了不同工艺参数下的失效机理,优化了焊接工艺参数。与KN-2胶膜胶接的CF/PEEK复合材料单搭接接头相比,证明了焊接接头的连接强度远大于KN-2胶接接头的连接强度。采用优化后的电阻焊接工艺分别制备了单向铺层和±45°铺层的CF/PEEK复合材料DCB焊接试件。研究了不同铺层角度对DCB焊接试件裂纹扩展、层间断裂韧性及失效模式的影响规律。与KN-2胶接的CF/PEEK复合材料DCB试件相比,证明了焊接工艺下的DCB试件的抗分层性能、层间强度均远高于KN-2胶接的DCB试件。引入内聚力单元(Cohesive element)来模拟焊接层,建立了DCB试件的有限元模型,研究了铺层厚度对其层间断裂韧性的影响。采用优化后的电阻焊接工艺参数制备了CF/PEEK复合材料T型焊接接头。开展了T型接头的拉伸试验,采用数字图像相关方法测量其加载过程中的应变场。研究了T型接头的极限拉伸载荷、结构刚度及破坏模式。引入内聚力单元(Cohesive element)来模拟T型接头内部的焊接层,建立了T型接头的有限元模型,研究其在拉伸、弯曲载荷作用下的承载极限、结构刚度及失效模式。
其他文献
<正>直观想象能力是数学核心素养的重要组成部分,指通过空间想象能力和几何直观表现,感知事物的发展变化规律,利用空间形式,尤其是图形的理解力解决数学问题的素养,其中直观想象能力就包含几何直观能力,因此,几何直观能力是小学生发展数学核心素养的一种重要能力。小学高年级是培养学生几何直观能力的起点,这个阶段的学生处于具体运算时期向形式运算时期的转变过程,学生的抽象思维在逐步萌芽阶段,结合其直观思维已经能独
期刊
报纸
旋转机械是现代工业的重要组成部分,航空、航天、船舶等诸多重要的工业领域都离不开旋转机械。由于高温、高压、重载的恶劣运行环境,轴承、齿轮等关键部件在运转过程中很容易出现故障,严重威胁设备的运行安全。因此,研究复杂信号以及多故障模式下旋转机械的故障诊断问题对提高设备运转的可靠性和安全性具有重要意义。本文以旋转机械中的关键部件为研究对象,基于Transformer开展故障诊断相关问题的研究,重点研究含噪
学位
以钢材、铝合金等为代表的弹塑性材料被广泛应用于航空航天、能源动力、交通运输等关键工业领域。由于严苛的服役环境和复杂的载荷工况,此类材料在服役过程中往往会产生塑性变形、微裂纹的萌生直至宏观上的裂纹扩展等非线性行为,最终表现为断裂破坏。经典的断裂力学理论在描述此类行为时存在一定的瓶颈。发展一套能够准确预报此类材料失效行为的理论具有重要的科学意义和工程价值。本文建立了一种考虑能量阈值的弹塑性材料断裂相场
学位
探索了无血清培养基对RAW264.7细胞诱导破骨样细胞(osteoclast-like-cell,OCL)分化的影响。结果显示,无血清条件下,M-CSF+RANKL能够诱导RAW264.7细胞分化产生TRAP阳性OCL,F-actin及Hoechst33258染色观察到OCL骨架结构完整、核规则,具有骨吸收活性。这表明在无血清条件下RAW264.7细胞可诱导分化产生OCL,但其存活时间短,此外,M
期刊
微纳米尺度材料及其构成的结构在微机电系统、航空航天及特殊环境下设备的制造领域得到广泛应用,受尺度效应的影响,微纳米尺度材料的力学性能与宏观尺度材料有很大差异,经典连续介质理论无法精确预测其力学特性,需要使用偶应力理论,通过引入一个新的特征尺度参数来考虑尺度效应的影响。在工程应用中,微纳米尺度结构通常承受以弹性波为代表的动态载荷,基于偶应力理论研究微纳米尺度结构中弹性波的传播特性,可以为微纳米尺度结
学位
振动是工程实践中最普遍的现象,振动能量采集技术在近20年中得到了大量探索。其中,压电能量采集技术在中、高频振动环境中具有高密度且易于集成等优势,因此受到了更多关注。尽管如此,目前大多数压电能量采集器仍然存在低功率、结构复杂、尺寸大和笨重等问题,这是阻碍其工程化进程的主要原因之一。此外,随着机械设备的紧凑化和小型化,大型化压电能量采集器(PEH)的方案将逐渐与之冲突。因此,开发一种在弱激励下兼具高功
学位
我国自然保护区在生物多样性保护方面取得了显著成效,但因为历史原因一些保护区内仍生活有不少原住民。他们的存在对保护区生物多样性有何影响,目前尚存在诸多争议。本研究对贵州雷公山国家级自然保护区原住民村落对生物多样性的保护效益进行检验。选取保护区内7个苗族原住民村落为研究对象。在2018年和2019年采用半结构式访谈方法收集原住民年龄、受教育水平、收入水平、传统文化认知、保护意识(即保护知识、保护态度和
学位
碳纤维复合材料具有高比强度,高比刚度,耐腐蚀,耐疲劳等优点。随着其应用愈加广泛,很多时候都需要工作在非常温的环境下,而碳纤维增强树脂基复合材料是由碳纤维和树脂组成,而两者的热膨胀差异会导致工作在温度环境中会在复合材料内部产生热应力,同时树脂基体会受到温度变化的影响,在温度较高时树脂的强度、模量会显著降低从而对复合材料结构的性能造成影响。所以研究温度环境下复合材料的力学性能具有重要的意义。本文基于复
学位
随着铁路车辆运行速度的提高,车辆系统的各种动力学问题日益突出。为了满足车体轻量化的需求,虚拟化再现列车的各种运动场景,有必要对车辆系统进行动力学仿真,并在其中考虑车体的柔性效应。为此,本文基于多体系统动力学,对车辆系统的刚柔耦合建模方法进行研究,并开发相应的计算程序。首先,本文研究了车辆系统的多体动力学建模方法。为避免奇异性的出现,采用基于李群特性的局部坐标法描述刚体旋转,推导了修正的拉格朗日动力
学位