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纤维增强复合材料疲劳性能评估与损伤机制研究进展

纤维增强复合材料疲劳性能评估与损伤机制研究进展

摘要：纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer, FRP) 因其优异的比强度和比刚度, 广泛应用于航空航天、交通运输和船舶等高性能工程领域. 然而, 在循环载荷作用下, FRP 经历多尺度、多机制耦合的疲劳损伤过程,涵盖基体裂纹扩展、界面脱黏、层间分层及纤维断裂等多种损伤机制, 这种复杂性给疲劳性能的准确评估带来了严峻挑战. 文章综述了FRP 疲劳行为表征领域的最新研究进展. 首先, 揭示了纤维类型、体积分数、排列方式(包括单向、二维编织、三维编织及展宽机织) 以及基体性能等关键材料参数和温度、湿度和化学侵蚀等外部环境对FRP 损伤演化模式和疲劳寿命的影响规律; 其次, 总结了单轴、多轴疲劳试验及先进原位与非破坏性检测等方法在揭示FRP 损伤演化机理中的作用; 接着梳理了FRP 疲劳理论分析方法, 包括寿命预测模型、刚度与强度退化模型及渐进损伤模型; 最后探讨了机器学习在FRP 疲劳性能预测中的应用与发展趋势. 本文通过对现有研究的总结和归纳, 为理解FRP 疲劳损伤的演化机制与疲劳寿命预测方法提供了参考, 对FRP 在复杂服役环境下的可靠性评估具有重要意义.
复合 2026年09月20日
碳纤维增强热塑性复合材料摩擦性能研究进展

碳纤维增强热塑性复合材料摩擦性能研究进展

摘要：高性能碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)具有高强高韧、自润滑耐磨和成型效率高等优异特性，作为摩擦材料在航空航天、海洋工程、交通运输和医疗器械等领域具有重要应用。本文综述了CFRTP摩擦性能的研究进展，主要包括碳纤维增强聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯硫醚、超高分子量聚乙烯和聚酰胺等五种常用热塑性树脂基复合材料的减摩抗磨改性及其机理研究，并对比分析了其各自的优缺点及应用领域。最后对CFRTP在摩擦领域应用中存在的问题和未来发展前景进行了展望，为开发耐磨且力学性能优异的高性能结构- 功能一体化碳纤维复合材料提供有益的参考。
复合 2025年08月26日
高导热石墨烯复合材料研究进展

高导热石墨烯复合材料研究进展

摘要： 电子器件、智能穿戴设备，以及处于高速发展期的新能源汽车都在朝着轻量化、高功率的方向发展，而散热问题已成为制约微电子和新能源行业发展的瓶颈性难题。石墨烯复合材料在热管理材料领域得到了广泛的关注与研究。综述了当前石墨烯导热复合材料的导热模型、三维石墨烯导热网络的构筑方法、石墨烯表面改性和石墨烯导热复合材料的制备方法。
复合 2025年06月11日
增材制造钛基复合材料体系与组织结构设计

增材制造钛基复合材料体系与组织结构设计

摘要：增材制造技术作为一种样件快速成型制备技术，为基于成分调控与结构设计的高性能钛基复合材料的开发带来了机遇。本文介绍了增材制造钛基复合材料研究与应用的最新进展，分析了能量密度、打印路径及冷速控制等对材料显微组织与力学性能的影响。在此基础上，介绍了以陶瓷、金属间化合物及稀土元素为主的增材制造钛基复合材料成分调控策略。其中，以TiB、TiC 为代表的陶瓷增强相及Ti-Cu 体系的金属间化合物为目前钛基复合材料中广泛使用的增强体；以La、Ce 和Nd 为主的稀土元素则可有效解决氧偏聚问题并显著细化晶粒。进而以网状结构和层状结构为例介绍了增材制造钛基复合材料结构设计研究进展。其中，网状结构多通过Ti 与B 和C 元素的原位反应生成增强相，并通过控制凝固过程实现对增强相非均匀分布的调控；层状结构则多通过交替打印多种粉体获得。网状、层状结构设计对钛基复合材料强韧化有着积极的作用。本文最后通过对研究现状和未来研究趋势的简要分析与展望，为增材制造高性能钛基复合材料的设计与制备提供一定参考。
复合 2024年10月30日
金刚石及其复合材料增材技术研究进展

金刚石及其复合材料增材技术研究进展

摘要：金刚石在硬度、热导率、热震性能以及强度等多个性能方面具有其它材料无可比拟的优势，自金刚石人工合成后，在工业中的应用越来越广，相应的制备和应用技术也得到了快速发展，增材制造技术的出现更是为金刚石的应用带来了新的机遇。文中对金刚石及其复合材料的增材制造技术进行了系统的阐述，介绍了金刚石及其复合材料的主流增材制造技术，概述了增材制造过程的质量影响因素，梳理了主要的金刚石及复合材料结构，归纳了不同结构、不同材料的主要应用领域。结合国内外相关技术的发展现状，总结了金刚石及其复合材料增材制造技术面临的问题，提出了后续的发展建议，以期为金刚石及其复合材料的进一步研究和应用提供参考。创新点： (1) 从主流的金刚石及复合材料结构出发，阐述了国内外有关金刚石及其复合材料增材制造的研究及应用。(2) 提出金刚石及其复合材料增材制造技术面临问题，并对其发展趋势进行展望，具有重要的理论指导意义。
复合 2024年06月13日
可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势以及应用现状分析

可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势以及应用现状分析

摘要：先进陶瓷材料具有较高的力学性能.以及较高的抗高温氧化性能等。但是先进陶瓷材料由于硬度较高、可加工性能较差，导致陶瓷材料的机械加工成本较高,所以限制了陶瓷材料的广泛应用。为了改善和提高陶瓷材料的可加工性能，向陶瓷基体中加入六方氮化硼形成可加工氮化硼系复相陶瓷。可加工氮化棚系复相陶资具有较高的力学性能和优良的可加工性能，氮化棚系复相陶瓷可以进行机械加工。目前研究和开发的可加工氣化棚系复相陶瓷主要包括：Al2O3/BN复相陶瓷，ZrO2/BN复相陶瓷，SiC/BN复相陶瓷，Si3N4/BN复相陶瓷，A1N/BN复相陶瓷等。目前可加工氮化硼系复相陶瓷的研究主要集中在氮化硼系复相陶瓷的制备工艺，力学性能，可加工性能，抗热震性能，抗高温氧化性能等。本文主要叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的制备工艺，力学性能和可加工性能，抗热震性能，抗高温氧化性能等。并叙述可加工氮化硼系复相陶瓷的研究发展现状和发展趋势，并对可加工氮化硼系复相陶瓷的未来发展趋势进行分析和预测。
复合 2025年03月17日
复合材料加工技术及装备发展综述

复合材料加工技术及装备发展综述

摘要:分析复合材料加工的主要特点和基本要求,研究加工过程中复合材料的切屑及缺陷形成机制、刀具结构及磨损特点,梳理国内外复合材料加工技术和装备的发展现状。研究认为,应该加强基础理论研究、注重技术创新。研究建议:应重点完善对复合材料微观切屑形成机制、加工缺陷的相关研究,形成复合材料加工质量评价标准;深入研究复合材料/ 金属的叠层钻削技术,形成成熟的工艺体系;坚持加工设备自主研发,降低对国外设备的依赖。
复合 2024年10月08日
复合相变储热材料中多孔骨架研究进展

复合相变储热材料中多孔骨架研究进展

摘要: 随着能源需求的持续增长, 相变储热材料(phase change materials, PCMs)成为储能领域的研究热点, 但传统PCMs 存在热导率低、易泄漏等问题。多孔复合相变储热材料(composite PCMs, CPCMs)通过多孔基质与PCMs 结合, 有效解决了上述难题。简单介绍了CPCMs 中的多孔材料对PCMs 的吸附原理; 详细介绍了CPCMs 中碳基、多孔氧化物、金属泡沫及金属-有机骨架、高分子聚合物等多孔材料的分类、性能特点; 深入探讨了模板法、自组装法、3D 打印法、静电纺丝法等孔道设计技术与工艺的原理、优势及局限性。最后分析了多孔基CPCMs 在多孔基质低成本制备、环境友好性提升、热导率与储热量平衡优化及极端环境长期稳定性等方面面临的挑战, 并对未来发展方向进行了展望, 以期为推动多孔基CPCMs 的进一步研究与应用提供参考。
复合 2026年07月29日
纺织复合材料多尺度网格划分方法

纺织复合材料多尺度网格划分方法

摘要：针对现有纺织复合材料网格划分时，由不规则纱线截面形状和材料边界引起的失真、干涉和锐化等问题，提出了一种基于织物微观几何结构的复合材料网格划分方法和单元拆分机制。该方法借助专业纺织建模软件DFMA 建立织物单胞几何结构点云。首先，基于结构点云，计算纱线路径并采用Delaunay 三角网改进的Alpha-shape 算法计算纱线截面轮廓，依此获得纱线表面初始网格。然后，将该网格置于体素网格中，通过网格映射方法引入周期性边界，并与体素网格节点相匹配，进而消除纱线间的渗透和窄间隙。最后，拆分体素单元，以保证材料的连续性。采用该方法建立了平纹、三维整体正交和层间正交复合材料网格模型，并基于应变连续损伤准则与指数衰减模型建立了纺织复合材料的损伤起始与演化准则，模拟了平纹编织复合材料在剪切载荷作用下的力学性能。结果表明，与四面体和六面体网格划分方法相比，所提网格划分方法能够较为准确地还原复合材料内部几何结构，处理二维和三维机织物结构中的尖锐边界和复杂曲面，获得光滑的纱线表面和清晰的轮廓；网格数量适中，计算耗时仅为TexGen 模型的15%。剪切模量和强度的仿真结果与实验结果对比分别相差8. 93% 和3. 73%，验证了模型的有效性与可靠性。
复合 2024年10月10日
热喷涂陶瓷-树脂复合涂层的研究现状

热喷涂陶瓷-树脂复合涂层的研究现状

摘要：陶瓷-树脂复合涂层兼具陶瓷材料和树脂材料的优异性能，具有良好的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能等，可用于防腐、减摩等领域，是当前热喷涂领域的新兴研究方向。如在先进航空发动机制造领域，通过在陶瓷涂层中添加树脂材料以增加涂层孔隙率，使高温可磨耗封严涂层的可磨耗性显著提升。然而，陶瓷与树脂的热物理性质和化学性质差异较大，导致复合涂层沉积时粒子的熔融沉积行为呈现复杂多样性，对涂层性能的影响规律尚不清晰。目前，国内外对陶瓷-树脂复合涂层的制备和应用开展了大量的研究，在不同热喷涂方法下，陶瓷材料和树脂材料对复合涂层结构、性能的影响取得了显著成果。基于此，本文综述了采用火焰喷涂、等离子喷涂、反应等离子喷涂三种热喷涂技术制备陶瓷-树脂复合涂层的国内外相关研究；比较分析了喷涂过程中，不同热喷涂技术对陶瓷材料与树脂材料的影响规律；梳理了等离子喷涂工艺的优化方法；展望了未来陶瓷-树脂复合涂层的研究重点与应用方向。
复合 2024年05月22日