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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
静电纺丝增韧碳纤维复合材料研究进展

静电纺丝增韧碳纤维复合材料研究进展

摘要：碳纤维复合材料因性能优异而被广泛应用于许多尖端领域, 以碳纤维增强树脂基复合材料为主要代表。然而, 树脂基体自身的脆性, 以及复合材料较差的层间断裂抗性仍然是阻碍碳纤维复合材料发展的瓶颈。静电纺丝是一种高效且灵活的纳米纤维制备方法, 所制备的纳米纤维具有高孔隙率、低密度、高比表面积等优点, 可以通过改善碳纤维表面、增强树脂基体以及两者之间的界面黏结作用, 实现多种机理的层间增韧。本文从树脂基体切入, 分为层间颗粒增韧、层间纤维膜增韧及复合纳米增韧三部分讨论了近三年的研究成果, 并指出了层间增韧领域未来的研究方向。
复合 2025年10月30日
Nb元素对铜-金刚石复合材料界面改性的研究

Nb元素对铜-金刚石复合材料界面改性的研究

摘要:采用粉末冶金法制备铜/金刚石复合材料,研究不同含量活性元素 Nb对铜界面改性的影响机制以及对铜/金刚石复合材料的热导率的影响,利用 XRD、SEM、EDS和导热系数测定仪分析复合材料的界面和热导率.结果表明,随着 Nb含量的添加,能够在烧结过程中形成碳化物界面层,铜和金刚石界面缺陷逐渐减少,界面结合逐渐转好.在1%的含量时,复合材料的热导率达到370.3W/(m•K),相比纯铜/金刚石复合材料提高1.34倍,但当含量超过１vol%,碳化铌中间层变厚,由于 碳化铌自身热导率较低,导致复合材料的热导率降低.
复合 2025年04月11日
C/C复合材料表面陶瓷涂层研究进展

C/C复合材料表面陶瓷涂层研究进展

摘要：在C/C复合材料表面制备抗氧化烧蚀的陶瓷涂层，将超高温、高冲刷、含氧的服役环境与基体隔离开来，是延长其在极端环境下使用寿命的有效方法之一。表面涂层技术种类丰富，工艺简单，耗时短，制备成本相对较低，既能赋予基体抗氧化和耐烧蚀性能，又不会显著影响基体的高温力学性能，有力地促进了C/C复合材料在航空航天领域的应用。本文从涂层的结构和成分出发，对现有涂层体系进行了梳理，再结合涂层的化学组成特点，系统综述了表面陶瓷涂层领域的最新研究进展，并对多种纳米结构增强涂层策略进行分析，最后展望了表面涂层技术面临的新挑战和发展方向。
复合 2025年10月31日
氮化碳基复合材料的研究进展

氮化碳基复合材料的研究进展

摘要：石墨相氮化碳（graphitic phase carbon nitride, g-C3N4）作为一种无金属半导体，被广泛认为是清洁、绿色、可持续能源生产和转化有希望的候选者。近年来，g-C3N4 以其合适的带隙（约2.7 eV）、低成本、易制备、无毒、高度稳定和环保等优异性能备受人们关注。这一前景也反映了g-C3N4 纳米结构优异的光物理和化学特性，特别是高表面积、高量子效率、高效界面电荷分离和传输，以及易于形成复合材料或结合表面官能团等。综述了g-C3N4 纳米结构材料的合成、改性策略及光催化应用的最新研究进展。最后，总结了g-C3N4 基光催化剂在生产和应用中面临的挑战，并对g-C3N4 基光催化剂的发展前景进行了展望。
复合 2024年07月18日
变刚度复合材料层合板研究进展

变刚度复合材料层合板研究进展

摘要： 变刚度复合材料层合板由纤维曲线铺放而成，可以实现刚度分布的变化设计，与传统固定铺层角的复合材料层合板相比，变刚度复合材料层合板在减少重量和成本的同时，也提高了结构性能。随着铺放设备的发展，目前已经能够利用自动铺放技术实现纤维的曲线铺放。同时，为提高复合材料构件的结构性能和满足不同的工程实际需求，铺层设计方法也从单一角度的直线铺层逐渐向变角度曲线铺层发展。本文首先介绍了变刚度复合材料层合板设计制造方法与有限元建模，接着在刚度分布、屈曲特性、失效行为等方面阐述了变刚度复合材料层合板力学性能的研究进展，然后结合南京航空航天大学复合材料工程自动化技术研究中心在变刚度复合材料层合板振动特性方面的研究，对变刚度复合材料层合板振动特性进行了分析和概括，最后对变刚度复合材料层合板未来的研究趋势进行了论述与展望。
复合 2024年10月12日
3D石墨烯气凝胶复合吸波材料的研究现状

3D石墨烯气凝胶复合吸波材料的研究现状

摘要：随着信息技术的发展，电磁污染问题日益严重，开发具有“薄、轻、宽、强”特性的高性能吸波材料成为当务之急。石墨烯高电导率、高比表面积、低密度的优良特性受到研究人员的广泛关注。为解决单一石墨烯材料易引起的阻抗失配及损耗机制单一问题，引入其他组分制备多元复合材料，改善阻抗匹配、创造多样化的损耗机制是通用的设计方案。本文简要讨论了吸波机制，分述了介电型、磁复合型、有序型、压力诱导型4个类别，并通过材料选择(金属、陶瓷、铁氧体、导电聚合物、生物质材料等)、结构设计、机制分析等角度，结合领域内近年来的研究成果，总结了石墨烯基气凝胶吸波材料的研究进展，并对未来研究方向进行展望。
复合 2024年02月27日
碳化硅纳米线增强钛基复合材料的制备与性能研究

碳化硅纳米线增强钛基复合材料的制备与性能研究

摘要: 采用球磨法将Ti60合金粉末与碳化硅纳米线(SiCnw)混合，通过放电等离子活化烧结工艺制备SiCnw/Ti60复合材料。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能力学试验机研究复合材料的组织形貌、物相结构和力学性能。结果表明，在Ti60合金中添加SiCnw后，基体晶粒尺寸显著减小，当SiCnw添加量为0.1% (质量分数) 时，SiCnw/Ti60复合材料的晶粒尺寸较Ti60 合金下降42%，抗拉强度提高2.7%，为1037MPa。SiCnw在晶界处的均匀分布可起到钉扎效应，在拉伸过程中SiCnw承担了基体间的载荷传递，从而提高了SiCnw/Ti60复合材料的拉伸强度。
复合 2024年07月19日
钛基复合材料板材轧制研究进展

钛基复合材料板材轧制研究进展

摘要: 钛基复合材料中的增强相极大增加了其热加工难度，导致大变形或大尺寸高性能钛基复合材料板材的制备困难。从钛基复合材料板材发展现状出发，围绕其热轧制技术，分析了轧制温度、变形量及轧后热处理工艺对板材微观组织演变和力学性能的影响规律，重点分析了轧制过程和热处理过程增强相与基体组织之间的相互作用。最后指出当前钛基复合材料板材轧制研究存在的不足及未来的发展趋势。
复合 2024年07月19日
轻量化复合材料与3D打印技术在服务机器人上的应用与展望

轻量化复合材料与3D打印技术在服务机器人上的应用与展望

摘要：作为人类劳动力的替代品，服务机器人的应用方兴未艾。本文介绍了服务机器人的应用特点和应用场景，加强机器人的运动性和自主性方面仍是重要的研究方向，而发展机器人的轻量化可以增加机器人的灵活性和工作效率，并提高操作的速度和精度。通过轻量化材料的选择和结构优化设计可以实现机器人的轻量化。本文详细介绍了轻量化复合材料的概念和3D打印技术的概念，将这两种应用结合起来，特别是碳纤维复合材料的3D打印应用于服务机器人上，可以实现服务机器人的轻量化，降低机电系统的能耗，缩短开发周期。
复合 2025年02月07日