三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度B基准值
2D-CSiC复合材料面内剪切强度分布研究
2D-C/SiC复合材料面内剪切强度分布研究吴亚波1，王波2，王新军1，李辉1，陈果1，李丽娟1，米雪1（1.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都610213；2.西北工业大学航空学院，西安710129）0引言碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料不仅克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，还具备低密度、耐热性高等优越性能，在航天航空等国防工业尖端领域被视为最理想的备选材料[1-2]，如高推重比航空发动机的新一代热结构材料等。
随着C/SiC复合材料的应用不断推进，材料尺寸不断增大，工作环境越发复杂，剪切应力对C/SiC复合材料的力学性能、损伤进程及失效模式都存在显著的影响，因此研究材料的剪切性能就显得十分必要。
由于制备工艺等原因，材料细观缺陷和宏观性能分散性有直接关系[3]，所以确定C/SiC复合材料的面内剪切强度分布规律对材料性能的研究和应用具有重要的工程意义。
大多数研究表明，双参数Weibull分布可以较好地模拟陶瓷基复合材料的强度分布[4-7]。
国内主要针对陶瓷基复合材料拉伸和弯曲性能的分布规律进行了相关研究[8-12]，面内剪切性能分布规律的研究报道较少[13]。
国外一些专家学者关于强度分布的研究不仅仅局限于陶瓷基，对复合材料强度的统计分布特性进行了全面系统研究，建立了准脆性材料的强度概率分布模型，研究了陶瓷基微复合材料的拉伸强度分布规律[14-16]。
本文对2D-C/SiC复合材料的面内剪切强度性能进行统计特性研究。
以双参数Weibull分布为模型，对实验数据进行参数估计和假设检验，确定了2D-C/SiC复合材料面内剪切强度分布规律，分析对比了分布函数获得的强度预测值与实测值，研究了2D-C/SiC复合材料面内剪切强度分布。
1实验和试件2D-C/SiC复合材料的制备工艺采用化学气相渗透（CVI）法。
最终得到试件纤维体积含量约为40%，密度约为2.0g/cm3，孔隙率约为19.5%。
碳纤维结构抗弯加固计算实例
碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯性能及计算方法
摘要摘要碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP）以其优越的性能在混凝土结构加固与改造中得到了较多的应用。
钢筋混凝土短梁的跨高比较小，具有较大的承载力，广泛应用于建筑工程、水利工程、港口工程、交通及市政工程等。
本文通过11根不同跨高比的碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯试验，探讨了跨高比、CFRP布层数、混凝土强度和纵筋配筋率对纤维布加固钢筋混凝土短梁破坏形态、极限荷载、混凝土应变、钢筋应变、纤维布应变、弯矩-曲率曲线、荷载-挠度曲线、荷载-转角曲线以及裂缝等的影响，建立了碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力、抗弯刚度和裂缝宽度的计算方法。
主要内容如下：（1）分析了跨高比、纵筋配筋率和CFRP布层数对钢筋混凝土梁极限荷载的影响，结果表明：CFRP布加固钢筋混凝土梁的受弯破坏主要有CFRP布拉断和混凝土压碎两种模式；随跨高比的减小，CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著增加；随纵筋配筋率和CFRP布层数的增加，CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著提高。
结合本文和已有文献的试验结果，提出了反映跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力计算方法，该方法也可用于CFRP布加固钢筋混凝土浅梁的受弯承载力计算。
（2）分析了跨高比对CFRP布加固钢筋混凝土短梁抗弯刚度的影响，结果表明：弯矩-抗弯刚度曲线的弯曲程度随跨高比而变化。
结合混凝土梁的刚度理论，提出了考虑跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁弯距-抗弯刚度全过程计算模型。
在此基础上，考虑剪切变形对短梁跨中挠度的影响，提出了计算CFRP布加固钢筋混凝土短梁跨中挠度的等效抗弯刚度计算模型。
（3）分析了跨高比对CFRP布加固钢筋混凝土短梁开裂荷载和裂缝宽度的影响，结果表明：随跨高比的减小，CFRP布加固钢筋混凝土梁开裂荷载显著增加；使用荷载与屈服荷载比值相同时，随跨高比的减小，CFRP布加固钢筋混凝土短梁的裂缝宽度减小。
碳纤维片材加固-梁抗弯加固表格
第 1 页，共 7 页
混凝土 考虑二次受 碳纤维类 碳纤维厚 碳纤维弹模 碳纤维极 碳纤维
抗压强度 力 1否则取0 型1、2或3 度 tcf
Ecf
限应变cfu 层数ncf
15
0
1
0.11
228000 0.0155
1
碳纤维 宽度bcf
250
第 2 页，共 7 页
碳纤维拉应 变εcf
碳纤维拉 应变ε
0.94028571 0.19849624 942400
Ecf Acf 6270000
εcu＋εi 0.0033
fcb 4500
受压翼缘 受压翼缘
宽度
高度
0
0
第 4 页，共 7 页
截面受拉边沿混 混凝土抗拉
凝土初始应变 强度标准值
#DIV/0!
2.01
混凝土 弹性模量
30000
二次受
力钢计筋算 混凝土 受拉钢筋
第 6 页，共 7 页
钢筋输入 钢筋强度
fy 310
第 7 页，共 7 页
结论区
加固后弯矩 值(Kn－M) 420.09777
初始弯矩 截面 截面
(Kn－M) 宽度 高度
0
300 600
截面 有效 高度 540
原始数
受压钢筋 受拉钢 受压钢筋 混据凝输土标入号
边沿距a' 筋面积As 面积 As' C15－C60
60
3040
0
30
说明： 1、表中计 2、碳纤
维3、材使料用 时4、请计不算 依5、据加《固 计算书
弹性模量 初始拉应变 初始拉应变
235000
0
#DIV/0!
碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议
碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议碳纤维布加固混凝土梁抗弯强度计算及施工规程建议碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究同济大学土木工程学院屈文俊张誉摘要：碳纤维加固混凝土梁的计算理论和施工操作规范，是碳纤维加固混凝土梁走向规范化和科学化的基础。
本文依据三根粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯试验，建议了碳纤维加固混凝土梁的抗弯强度计算方法，依实际施工经验，提出了碳纤维布加固混凝土梁的施工规程建议。
关键词：碳纤维布加固梁，抗弯强度，施工规程前言：混凝土结构工程新千年所面临的主要问题之一是：既有混凝土结构的加固和修复。
粘贴碳纤维布加固技术，是近十年在日本首先应用和发展的，已有一千多个工程实例。
该方法的主要优点表现在： 1、性能稳定，一般无腐蚀问题。
2、重量轻，不增加结构静载。
3、强度高。
4、容易手工操作，不需专门机械设备。
5、施工无灰尘和噪声污染，并可不间断生产运营。
目前，在我国已有不少单位在研究碳纤维粘贴布的计算方法，已有不少工程实例。
同济大学在接收生产任务的同时，针对性地做了一系列试验，如环向粘贴碳纤维布间接提高柱的抗压承载能力试验，加固混凝土梁的抗弯试验和抗剪试验，为工程应用起到指导作用。
本文的主要目的是探讨粘贴碳纤维布混凝土梁的抗弯计算方法以及总结粘贴碳纤维布的施工操作方法。
试验研究：在同济大学建工系结构试验室进行了三根梁的试验，其中二根梁贴碳纤维布加固，为对比试验，一根梁没有粘贴碳纤维布。
三根试验梁（L-1，L-2a，L-2b）的截面特性见表1，试验梁浇筑日期：99年10月21-22日，水泥：砂：石子=26：48：97；贴碳纤维布日期：99年11月16日；碳纤维布为上海同砼碳纤维布有限公司生产的“同砼”牌无纺单向碳纤维布，试验梁的加固工作在试验室内进行，为了与实际加固施工现场操作相一致，操作人员上仰操作，加固操作程序为：打底胶、批胶泥、上胶、贴碳纤维布、罩面胶。
静载试验日期：99年11月18-11月21日（一）、加荷装置示意（二）、材料性能混凝土、钢筋的材料性能见表1。
碳纤维复材弯曲强度
碳纤维复材弯曲强度1. 引言碳纤维复材是一种由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。
由于其轻质、高强度和优异的机械性能，碳纤维复材在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到广泛应用。
其中，弯曲强度是评价碳纤维复材性能的重要指标之一。
本文将详细介绍碳纤维复材弯曲强度的相关内容。
2. 碳纤维复材的结构与性能2.1 碳纤维的结构与特点碳纤维是一种由石墨微晶聚合而成的纤维状材料，具有轻质、高模量和高拉伸强度等优点。
其结构主要由碳原子排列规整形成，具有高度各向同性。
2.2 树脂基体的作用与选择树脂基体在碳纤维复材中起到粘结和保护碳纤维的作用。
常见的树脂基体有环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。
树脂基体的选择需要考虑其与碳纤维的相容性、粘结强度和耐久性等因素。
2.3 碳纤维复材的制备工艺碳纤维复材的制备工艺包括预浸法、层叠法和注塑法等。
其中，预浸法是最常用的制备工艺，其通过在碳纤维上涂覆树脂基体来制备复合材料。
2.4 碳纤维复材的机械性能碳纤维复材具有优异的机械性能，主要表现在高强度、高模量和低密度等方面。
其弯曲强度是评价其耐力极限的重要指标之一。
3. 碳纤维复材弯曲强度测试方法3.1 弯曲试验原理碳纤维复材弯曲试验是一种常用的测试方法，通过施加外力使样品发生弯曲变形，并记录加载-位移曲线来评估其弯曲性能。
3.2 弯曲试验设备常见的碳纤维复材弯曲试验设备包括万能材料试验机和弯曲试验机。
其中，万能材料试验机可用于多种力学性能测试，而弯曲试验机专门用于弯曲性能测试。
3.3 弯曲试样制备弯曲试样的制备需要根据标准规范进行，常见的试样形状有梁状、板状和圆柱状等。
制备过程中需要注意避免损伤碳纤维和保证样品的一致性。
3.4 弯曲试验步骤弯曲试验的步骤包括加载前的准备工作、施加外力使样品发生变形、记录加载-位移曲线以及计算和分析结果等。
4. 影响碳纤维复材弯曲强度的因素4.1 纤维体积含量纤维体积含量是指在碳纤维复材中纤维所占的体积比例。
纤维复合材料抗弯强度测试标准
纤维复合材料抗弯强度测试标准同学们！今天咱们来好好聊聊纤维复合材料抗弯强度测试标准这个话题。
你知道吗？纤维复合材料在现代工程领域那可是大显身手，从航空航天到汽车制造，从建筑结构到体育器材，到处都有它们的身影。
但是呢，要想真正了解这些材料的性能好不好，抗弯强度的测试可就太重要啦！什么是纤维复合材料抗弯强度测试标准呢？简单来说，就是一套规定的方法和要求，用来准确测量这种材料能够承受弯曲力的能力。
为啥要有这么个标准呢？想象一下，如果没有统一的标准，不同的人用不同的方法去测试，那得出的结果岂不是乱七八糟？这样就没法比较不同材料的好坏，也没法保证工程应用中的安全性和可靠性啦。
这个标准里都有些啥呢？首先得有测试样品的准备要求。
比如说样品的尺寸、形状、加工精度等等，这都得有严格的规定，不然测试结果就不准确啦。
然后呢，还有测试设备的要求，像是加载装置的精度、测量仪器的准确度等等。
而且哦，测试的环境条件也很重要，温度、湿度啥的都可能影响结果。
在进行测试的时候，加载的速度、加载的方式也都得按照标准来。
加载速度太快或者太慢，都可能让测试结果出现偏差。
还有，数据的采集和处理也有讲究，要保证采集到的是有效的数据，处理数据的方法也要科学合理。
比如说，有个实验是测试一种新型碳纤维复合材料的抗弯强度。
按照标准，准备了尺寸精确的样品，在恒温恒湿的环境中，用精度很高的加载装置，以规定的速度加载。
最后得出的数据经过科学处理，得出了准确的抗弯强度值。
这个值就可以和其他类似材料进行比较，看看这种新型材料到底好不好。
另一个实验没有严格按照标准来，样品尺寸有偏差，加载速度也不对，结果得出的抗弯强度值和实际相差很大，导致对这种材料的性能判断出现了错误。
所以呀，纤维复合材料抗弯强度测试标准就像是一把尺子，只有用这把尺子量得准，我们才能真正了解这些材料的性能，才能让它们在各种工程中发挥出最大的作用，保证我们的生活更加安全、便捷、美好！同学们，这回大家是不是对纤维复合材料抗弯强度测试标准有更清楚的认识啦？。
碳纤维复材弯曲强度
碳纤维复材弯曲强度碳纤维复材是一种由碳纤维与树脂基体组成的复合材料，具有很高的强度和刚度，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
其中，弯曲强度是评估碳纤维复材性能的重要指标之一。
本文将以碳纤维复材弯曲强度为主题，介绍其特性、测试方法以及影响因素，对于了解碳纤维复材的性能以及指导材料设计和工程应用具有重要意义。
首先，碳纤维复材具有优异的弯曲强度，这得益于其独特的结构和特性。
碳纤维是由碳元素构成的纤维，在纤维的制备过程中，经过高温处理和拉伸使得纤维呈现出优异的力学性能。
树脂基体作为一种粘结剂，能够很好地固定碳纤维，增强其整体强度和刚度。
由于树脂的柔韧性和碳纤维的刚脆性能互补，碳纤维复材能够在受力时充分发挥各自的特点，具有更高的弯曲强度。
其次，测试方法是评估碳纤维复材弯曲强度的关键。
常用的测试方法有三点弯曲试验和双辊弯曲试验。
三点弯曲试验通过在材料上施加力，产生弯曲应力，测量材料的弯曲变形和弯曲破坏状态，从而计算出弯曲强度。
双辊弯曲试验则将材料分别固定在两个辊子之间，通过施加外力使材料产生弯曲，测量辊子的位移和材料的应变，计算出弯曲强度。
两种方法各有优劣，需要根据实际需要进行选择。
最后，影响碳纤维复材弯曲强度的因素有很多。
首先是纤维的性质和排列方式。
碳纤维的直径、长度、排列密度和层叠方式等都会对复合材料的弯曲强度产生影响。
其次是树脂基体的性质和粘结性能。
树脂的硬度、柔韧性、粘结强度等都会对复合材料的弯曲强度产生重要影响。
此外，还有工艺参数、环境因素和结构设计等因素也会对弯曲强度造成一定影响。
综上所述，碳纤维复材弯曲强度是评估材料性能的重要指标之一。
了解碳纤维复材的特性、测试方法和影响因素对于指导材料设计、优化工艺参数和提高工程应用具有重要意义。
未来，随着技术的不断进步和应用领域的扩大，碳纤维复材弯曲强度将迎来更广阔的发展前景，并在诸多领域中发挥更重要的作用。
碳纤维及复合材料检测标准（典藏版）
碳纤维及复合材料检测标准（典藏版）提要：汇集整理搜集的有关碳纤维复合材料检测标准项目，包括国家标准（GB）、航空标准（HB）及美国材料协会标准（ASTMD）等，供参考。
部分标准的资料附后。
•碳纤维及其复合材料检测简述碳纤维及其复合材料的检测，目的是为了：描述碳纤维及其复合材料体系的物化、力学及工艺特征，表征体系材料的外貌、微观结构和组成。
包括以下内容：（1）外观形貌及微观结构的观测；（2）物理及化学性能的检测；（3）力学性能的检测；（4）其他特别需要检测的项目。
•检测标准汇集1、增强材料检测标准汇集如下：序号检测项目使用标准测定方法1 原丝表面形貌及粗糙度GB/T23442-2009 原子力显微镜（AFM）法2 原丝微空洞缺陷GB/T23442-2009 小角X射线散射法（SAXD）3 原丝表面元素组成GB/T23442-2009 X射线光电子能谱法（XPS）4 原丝丙烯腈单元立构规整度GB/T23442-2009 碳13-核磁共振（NMR）5 原丝分子量及分布GB/T23442-2009 浸胶渗透色谱（GPC）法。
6 原丝共聚组成GB/T23442-2009 红外光谱（IR）法7 原丝共聚组成GB/T23442-2009 质子-核磁共振（H-NMR）法8 原丝晶区取向GB/T23442-2009 X射线衍射（XRD）法9 原丝取向函数GB/T23442-2009 红外光谱（IR）法10 原丝玻璃化转化温度GB/T23442-2009 示差扫描量热法（DSC）11 原丝预氧化热效应GB/T23442-2009 示差扫描量热法（DSC）12 原丝热失重GB/T23442-2009 动态热重法（TGA）13 原丝长丝密度及变异系数GB/T14343-2008 质量法。
14 原丝（单丝）拉伸强度GB/T14337-2008 机械拉伸法。
15 原丝（单丝）拉伸强度变异系数GB/T14337-2008 机械拉伸法。
工程材料力学性能基准讨论
工程材料力学性能基准讨论宋锋涛董本正等《基于Matlab的碳纤维复合材料的B基准值算法》中说到，为了保证材料的结构的可靠性和安全性，需要用到一些高级的统计学方法来确定其合理的设计许用值，一般采用B基准值。
B基准值是建立在统计学上的衡量材料性能的参数，在95%的置信度下，90%性能数值群的值高于此值。
而马鑫《复合材料B 基准值计算程序》一文中给出了B基准的定义。
B 基准值的定义为：一个力学性能的限定值，在95%的置信度下，90%的性能数值群的值不低于其值。
王亮等在《复合材料破坏数据B基准值计算的程序设计》中表示B 基准值是指力学性能的一个限定值, 在95% 的置信度下, 数值母体中90% 的性能值不小于其值。
王翔等在《基于统计的复合材料B基准值计算方法研究》中对材料性能的A、B做了介绍。
A 基准值指力学性能的一个限定值, 在95% 的置信度下, 99% 的性能数值群的最小值。
B 基准值指力学性能的一个限定值, 在95% 的置信度下, 90%的性能数值群的最小值。
另外给出了M IL- HDBK- 17对B类和A 类基准值单一环境下最低采样要求。
DOT /FAA /AR- 03 /19要求在每个试验条件下至少3 批次, 每批次至少6个数据。
如表1所示。
冯振宇等在《复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法》中做A、B 基准的使用范围做了详细说明。
材料许用值是通过对试验数据进行统计分析得到的材料性能值( 例如模量、应变或应力等) 。
材料许用值通常用平均值( 用于模量) 、B 基准值( 用于超静定结构)和 A 基准值( 用于静定结构) 表征。
静强度设计许用值包括拉伸强度、压缩强度( 包括构件稳定性设计) 和剪切强度许用值。
总所周知工程材料力学性能有三个基准，即A/B/S。
那么S基准到底是什么含义呢？它的使用范围有包含那些东西呢？？在美国的金属材料性能研发与标准化手册(MMPDS)中S基准很常见，但是它没有对S基准进行解释。
夹层结构弯曲性能试验要求
科学技术创新2020.28夹层结构弯曲性能试验要求肖瑾（中国特种飞行器研究所，湖北荆门448035）1试验目的通过对夹层结构弯曲性能的测试，进而获得材料设计许用值,为设计和分析提供试验数据。
本试验选取的夹层结构的面板由T700SC-12K-50C/#2510碳纤维编织预浸料制造，芯材为AHN4120蜂窝和HT81泡沫。
CCAR 23-R323.603（a ）（b ）要求零件所用材料的适用性、耐久性和工艺质量符合经批准的标准，要考虑到预期的环境条件，如温度和湿度的影响。
CCAR 23-R323.613（a ）（b ）要求材料的强度性能必须以足够的材料试验为依据，在试验统计的基础上制定设计值，且选择的设计值必须有一定的安全概率和置信度。
2符号表F s yield芯子2%应变剪切强度MPa F s ult 芯子极限剪切强度MPa EI 夹层梁的弯曲刚度GPa GZ 夹层梁的剪切刚度GPa P max 试件破坏前承受的最大载荷kN X 给定性能在样本母体中的平均值或均值CV 给定性能样本母体的离散系数统计量%B j 给定性能的B 基准值λE 高温干态的环境影响因子λC 低温干态的环境影响因子ETW 高温湿态3试验件3.1批次夹层结构的一个材料批次定义为：由一个单独批次的预浸料和一个单独批次的芯材制造而成的复合材料。
根据试验的需要，一个批次的夹层结构经过一个或多个工艺循环可得到若干件试板，每个试板上可以切割出若干件试件。
图1所示为一个3×2×3的试验件选取的示意图，即3个批次，每个批次2块试板，每块试板上切取3件试样，共18件。
为了验证材料性能的稳定和制造工艺的稳定性，B 基准的减量取样通常需要3个单独批次的预浸料，每批6个试件。
图1试件3×2×3试件取样图 3.2试验件编号规则试验件编号为：H1-01/A-S-R-01"H1"：材料构型，铺层编号，"H+数字"表示蜂窝夹层结构，"F+数字"表示泡沫夹层结构，"H1+Φ8"表示带预制缺陷的直径为8mm 、铺层为H1的夹层结构，具体铺层方案及其编号见表1和表2。
碳纤维板力学性能
碳纤维板力学性能一、卡本碳纤维板加固技术优点1、抗拉强度高，是同等截面钢材的7-10倍;2、自重轻、易使用，作业轻松且不需大型机械设备;3、在平板下端如有配管交错放置或受空间限制的情况，便于直接作业;4、粘贴碳纤维板时，碳板胶不流淌，减少对作业周边环境的影响;5、补强后基本不改变构件的形状及重量和使用空间;6、粘贴1层碳纤维板的补强效果相当于4～8层碳纤维布，从而可以更大程度的提高结构性能;7、在遇有中间梁或壁的平板时，只要能凿穿使碳纤维板能够通过的孔洞即可，无需截断，更加提高补强效果;8、施工后很容易进行目视或锤击法检查。
二、卡本碳纤维板力学性能1、碳纤维板原材料力学指标2、碳纤维板性能指标3、碳纤维板设计计算指标三、碳板胶特点1、碳板胶是常温固化A、B双组分环氧树脂胶，该产品具有可操作性好、不分层、不离析、触变性好、施工不流淌等特点;2、固化后材料具有优良的机械性能、良好的韧性和抗震及抗冲击能力;3、耐各种复杂介质，如酸、碱、盐等，耐老化;4、该产品绿色环保不含有挥发性溶剂，安全无毒。
四、卡本碳板胶安全性能指标五、碳纤维板加固施工流程工艺流程可以归纳为：施工准备→基面处理→配制浸渍树脂→粘贴碳纤维板→固定碳纤维板→表面防护1、施工准备拟定施工方案，准备工具和材料。
(1)混凝土基体去除表面的油质、灰尘和其他松散骨料，修复表面大的不平整部分或孔洞，使表面有足够的水平度，必要时需使用轻度喷砂、打磨或其他有利于粘接的施工方法处理(注意混凝土基材内力应高于1.5N/mm2才能进行外部加固);(2)钢材基体去除表面灰尘、油和油脂、铁锈、水锈、碾压表皮，建议高压清洗、研磨或喷砂;(3)木材基体去除表面油和油脂、杂质，喷砂或研磨使其粗糙。
3、配制浸渍树脂(1)严格按照配套树脂的主剂、固化剂所规定的2:1比例称重，装入容器，用搅拌器均匀搅拌。
(2)一次调和量不宜过多，以在可使用时间内用完为准。
4、粘贴碳纤维板(1)应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板;(2)应将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘，当需粘贴两层时，底层碳纤维板的两面均应擦拭干净;(3)擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷结构胶粘剂，胶层中央应呈拱起状，平均厚度应不小于2mm;(4)应将涂有胶液的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。
高强度纤维复合材料制备工艺的抗拉强度与弯曲性能控制
高强度纤维复合材料制备工艺的抗拉强度与弯曲性能控制高强度纤维复合材料是一种具有优异力学性能的新型材料，其具有高强度、高模量、轻质以及耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域。
在复合材料的制备工艺中，抗拉强度和弯曲性能是两个重要的评估指标，下面将探讨如何控制这两个性能。
首先，抗拉强度是指材料在受到拉伸力作用下所能承受的最大应力。
要控制抗拉强度，首先需要选择合适的纤维和基体材料。
常见的纤维材料有碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等，而基体材料则通常选择热固性树脂或热塑性树脂。
同时，纤维的取向和层数也会对抗拉强度产生影响。
通过控制纤维层的堆叠方式和编织角度，可以增加纤维间的效应，进而提高复合材料的抗拉强度。
其次，弯曲性能是指材料在受到弯曲力作用下的性能表现。
要控制弯曲性能，需要关注材料的弯曲刚度和弯曲强度。
弯曲刚度受到纤维和基体的性质影响，而弯曲强度则取决于纤维与基体界面的结合强度。
为了增加弯曲刚度，可以在纤维与基体之间添加填料或纳米颗粒，提高材料的界面结合效果。
同时，选择合适的纤维取向和层数也能增加复合材料的弯曲强度。
在高强度纤维复合材料的制备工艺中，有几点需要特别注意。
首先是材料的预处理过程。
材料表面的处理对于提高复合材料的粘结性和界面结合强度至关重要。
常用的处理方法包括表面酸洗、钝化和增加粘结剂等。
其次是纤维和基体的浸渍。
浸渍过程需要控制好浸渍厚度和纤维的吸湿率，以确保纤维与基体之间的充分浸渍和粘结。
再次是复合材料的热压成型过程。
热压成型温度和压力的控制也是影响复合材料性能的重要因素。
适当的温度和压力可以提高复合材料的密实度和界面结合强度。
综上所述，高强度纤维复合材料的抗拉强度和弯曲性能是制备工艺中需要重点关注的两个指标。
通过选择适合的纤维和基体材料、控制纤维层的堆叠方式和编织角度，以及优化材料的预处理、浸渍和热压成型过程，可以有效地提高复合材料的抗拉强度和弯曲性能。
这将为复合材料的广泛应用提供坚实的基础。
复合材料许用值和结构设计值
复合材料许用值和结构设计值复合材料是由两种或更多中不同材料结合而成的材料，具有高强度、高刚度、低密度等优良性能。
在工程设计中，复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
然而，随着工程规模的增大和设计要求的提高，复合材料的许用值和结构设计值也成为设计中需要考虑的重要因素。
一、什么是复合材料的许用值？复合材料许用值是指在特定的使用条件下，材料能够承受的最大应力或应变的值。
由于复合材料具有不同的结构和组成，其许用值与传统结构材料有很大的不同。
一些常见的复合材料许用值如下：1. 碳纤维复合材料的许用值碳纤维复合材料的许用值取决于其纤维的强度和模量，一般在400-1000MPa之间。
2. 玻璃纤维复合材料的许用值玻璃纤维复合材料的许用值通常在100-200MPa之间。
3. 铝基复合材料的许用值铝基复合材料的许用值取决于其铝基材料的性质和复合相的含量，一般在100-200MPa之间。
二、什么是复合材料的结构设计值？复合材料的结构设计值是指在特定的制造过程和使用条件下，所需材料能够承受的最大应力或应变的值。
复合材料的结构设计值与制造过程、材料质量等因素有关，需要进行复杂的设计过程才能确定。
在制定复合材料的结构设计值时，需要考虑以下因素：1. 强度要求复合材料在使用过程中需要承受各种荷载和压力，因此需要具有足够的强度来承受这些压力。
强度要求是确定复合材料结构设计值的主要因素之一。
2. 制造工艺复合材料的制造工艺与材料质量密切相关。
制造工艺影响着复合材料的性能和结构设计值。
3. 材料质量复合材料的设计值还需要考虑材料质量。
复合材料中存在着许多缺陷和不均匀性，这些因素会影响材料的强度和刚度。
三、结语复合材料的许用值和结构设计值是工程设计中不可忽视的重要因素。
它们直接决定了复合材料的安全性、可靠性和使用寿命。
在实际工程设计中，需要深入研究复合材料的许用值和结构设计值，制定合适的设计方案，确保工程的运行安全性和稳定性。
碳纤维微应变目标值
碳纤维微应变目标值简介碳纤维是一种轻质、高强度的材料，在航空航天、汽车制造、体育用品等领域得到广泛应用。
微应变是通过测量材料在受力后的微小变形来评估其强度和稳定性的一种方法。
碳纤维微应变目标值是指在特定负载下，材料应达到的微应变数值。
本文将从碳纤维的特性、微应变的含义、测量和控制碳纤维微应变目标值的方法等方面进行探讨。
碳纤维的特性碳纤维是由碳元素纤维经过高温石墨化处理而成的材料。
碳纤维具有以下几个重要特性： 1. 高强度：碳纤维比钢轻，但强度比钢高几倍。
这使得碳纤维成为轻量化设计的理想选择。
2. 高刚度：碳纤维的刚度也比钢高，具有较高的抗弯和抗压能力。
3. 耐腐蚀：碳纤维不受大气、酸和碱的腐蚀，具有良好的耐腐蚀性能。
4. 耐高温：碳纤维可以在高温环境中保持较好的性能，具有良好的热稳定性。
微应变的含义微应变是在外力作用下，材料产生微小变形的物理量。
它的定义是单位长度变形量与材料初始长度的比值。
微应变通常用百分比或小数表示，可以用来评估材料受力后的变形程度。
对于碳纤维材料而言，微应变的数值可以用来判断材料的负载承载能力和应变能力。
测量碳纤维微应变的方法测量碳纤维微应变的方法有多种，常用的方法包括： 1. 应变计：应变计是一种精密仪器，可以精确测量材料的应变变化。
应变计的工作原理是在材料表面粘贴应变计，并通过测量电阻变化来计算微应变的数值。
2. 光纤传感器：光纤传感器是一种基于光纤光学原理的测量设备。
通过在碳纤维表面贴附光纤传感器，可以通过测量光纤的光程变化来确定材料的微应变。
3. 图像处理：使用高分辨率摄像头拍摄碳纤维材料受力后的变形图像，然后通过图像处理算法测量变形量和变形位置，从而计算微应变的数值。
4. 超声波测量：超声波可以穿透材料并返回反射信号，在材料受力后，超声波的传播速度和信号强度会发生变化，通过测量这些变化来计算材料的微应变。
控制碳纤维微应变目标值的方法为了控制碳纤维材料的微应变目标值，可以采取以下方法： 1. 材料选择：选择合适的碳纤维材料，考虑其强度和刚度等特性，以满足设计要求。
碳纤维复材弯曲强度
碳纤维复材弯曲强度碳纤维复材是一种由碳纤维纱根据一定的工艺编织、压制而成的材料，具有轻质、高强度和优异的力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
其中，碳纤维复材的弯曲强度作为一个重要的力学性能指标，对于材料的应用和设计具有重要的指导意义。
首先，碳纤维复材的轻质特性使其具备了良好的弯曲强度。
相比于传统的金属材料，碳纤维复材的密度较低，具有更轻的重量。
因此，在受到外力作用时，碳纤维复材更容易实现弯曲，其内部的纤维和树脂基体之间的结合也更均匀，能够有效分散应力，从而提高抗弯性能。
其次，碳纤维复材具有很高的强度和刚性，这使其在弯曲过程中能够更好地抵抗外力的影响。
碳纤维纤维以其高强度和高模量的特点，使得复材具有更好的刚性和抗弯能力。
而且，在制备碳纤维复材时，可以根据具体需要进行纤维的编织和定向，进一步提高弯曲强度和整体性能。
此外，碳纤维复材具有优异的耐腐蚀性能，能够有效抵抗一些化学物质的侵蚀。
这使得碳纤维复材在一些特殊环境下仍然可以保持较好的弯曲强度，延长了材料的使用寿命。
然而，需要注意的是，在应用碳纤维复材进行弯曲设计时，也要考虑到其特殊的力学特性。
碳纤维复材具有较高的弹性模量，其弯曲过程中会产生较大的应力集中。
这就要求在设计和制造过程中充分考虑到材料的强度和松弛性等方面的问题，并合理选择材料的厚度、纤维的方向和层数等参数，以保证碳纤维复材的弯曲强度符合设计要求。
综上所述，碳纤维复材作为一种优秀的材料，其弯曲强度在工程设计和应用中具有重要的指导意义。
通过充分发挥碳纤维复材轻质、高强度和优异耐腐蚀性能等特点，可以有效提高材料的弯曲强度，满足不同领域和环境下的使用需求。
但同时，也需要综合考虑材料的力学特性和制造工艺等因素，以确保碳纤维复材在实际应用中发挥最大的潜力。
碳纤维复合材料圆梁弯曲振动有限元分析
2
均布载荷下圆梁弯曲材料力学 的计算方法
圆梁的受力形式如图 1 所示， 截面为圆环形， 两
端简支， 所载物重作为面分布力直接作用在圆梁面 上， 同时还有自身重力载荷以及数值较小的转矩 。
图1
圆梁受力简图
2． 1
圆梁弯曲的材料力学计算方法 根据材料力学中对弯曲梁的假设， 一个圆环形
截面梁， 取其中一段微元， 在其两端对称面同时施加 转向相反、 力偶矩相等的外力偶 M， 使梁处于纯弯曲
3 3 M max π（ D － d ） ， 其中 W z = 是梁的抗弯截面系数， 它 Wz 32
E1 1 － ν12 ν21 = 对称
ν12 E2 1 － ν12 ν21 E2 1 － ν12 ν21
0 0 G12
反映了在一定弯矩作用下， 截面的形状和尺寸， 对弯 曲正应力的直接影响， 将决定于梁截面直径和壁厚。 梁除了要满足基本的强度条件外， 还需要满足刚度 条件， 如果梁的挠曲变形过大， 在设备运行转动时将 会产生很大的振动。 梁的刚度需要满足条件条件： y max ≤［ y］ ， ， θ≤ ［ θ］ 即要求梁的最大挠度与最大转 角不得超过各自的许用值。具体计算公式为： qx 3 （ l － 2 l2 + x3 ） 挠曲线方程： y = － 24 EI 最大转角： θA = － θB = － 5 ql 384 EI
3 ρ = 1550kg / m ， 考 虑 重 力 因 素， 计 算 应 力、 变形大
最大挠度： f =
以上公式可用来计算各向同性金属材料圆梁的 最大应力和变形， 但在计算以纤维铺层为主的复合 材料上会产生很大误差， 由于材料本身的各向异性， 成型后圆梁各个方向力学特征各不不同， 这就需要 受力要求合理设计相关工艺参数 ， 根据产品的尺寸、 最大限度发挥复合材料的优势。 2． 2 复合材料经典层合理论 复合圆梁的结构形式属于复合材料层合圆柱薄 即由多个单向纤维铺层按照设计次序沿厚 壳结构， 度方向叠放并粘结在一起， 符合经典层合理论的基 C］ 本假设。单层板的应力–应变关系为： ｛ σ ｝ = ［ ｛ ε｝ ， 即单层板的应力与应变之间可以通过板的刚 当多个铺层沿厚度方向层合在一 度矩阵相互转换， 起时， 就需要根据各个铺层的纤维方向和材料属性 加以确定， 多层不同角度纤维铺层时， 设 ｛ Q ｝ 为偏轴 刚度矩阵， 应力应变关系为： σx
碳纤维屈服强度
碳纤维屈服强度
碳纤维屈服强度是指材料在屈服点时产生的应力，可以反映材料
的坚韧性和耐磨性。
碳纤维屈服强度是指将碳纤维试样拉伸到被压缩
的轴向力的大小。
这个压缩的轴向力就是材料的屈服强度。
碳纤维屈
服强度通常可以达到600MPa，是非金属材料中最高的，其屈服强度比
氧化铝的3倍。
碳纤维屈服强度的改性通常是通过加入不同的添加剂，如碳化硅，以及改变碳纤维表面结构而实现的。
这些改性可以提高碳纤维屈服强度，使其能够达到800-900MPa之间。
例如，碳纤维屈服强度可以通过
加入碳化硅来改善，碳纤维材料的抗弯强度也得到了改善。
此外，在碳纤维屈服强度的评估方面，常用的手段有室温下拉伸
和回缩方法，它们可以直接测量碳纤维屈服强度。
这种方法有极大的
准确性，可以测得碳纤维屈服强度在不同温度下的差异，以及随着温
度和湿度升高而引起的变化。
碳纤维屈服强度在碳纤维体系中具有重要意义，在设计结构和材
料时，要知道碳纤维屈服强度和抗压强度是十分有必要的，可以保证
结构的良好性能和耐久性。
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图 ４ 材 料 性 能 Ｂ基 准 值 的 计 算 流 程
ｆｒＢ— ａ ｉ ｔｒａ ｒｐ ｒｙ ｖ ｌｅ ｎ ｂ ｓｓ ｍａｅ ｌｐｏ ｅｔ ａｕ ｓ ｉ
Ｆ ｇ． Ｆ ｏ ｈ ｒ ｌｕ ｔａｉ ｇ ｃ ｍｐ ｔｔｏ ａ ｒ ｃ ｄ ｒ ｓ ｉ ４ ｌｗｃ ａ ｉ ｓｒ ｔｎ ｏ ｕ ａ ｉｎ ｌ ｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ｔ ｌ
面形 状 ， 其复合材料 的机械性 能与圆形 截面碳 纤维 复 合材 料会有一定 的区别 。 目前 ， 内还 没有对 三角形 国 截 面碳 纤维复合材 料力学性 能的报道 。 本 文针对 三 角形截 面碳 纤维 复合 材料 的弯 曲性
能 进 行 了 研 究 ， 过 数 理 统 计 方 法 ， 用 ＭＡ Ｌ Ｂ编 通 采 ＴＡ
（ 尔 滨 工业 大 学 复 合 材料 与结 构 研 究 所 ，哈 尔 滨 １００ ） 哈 ５０ １
摘 要 ：三 角形 截 面 碳纤 维 是 一 种 新 型 碳 纤 维 ， 截 面 形 状 呈 近 似 正 三 角 形 ， 殊 的 截 面 形 状 赋 予 它 一 些 有 其 特 别 于 圆形 截 面碳 纤 维 的 特 殊性 能 。 本 文 研 究 这 种 三角 形 截 面 碳 纤 维 增 强 环 氧 树 脂 复 合 材 料 的 弯 曲 性 能 ， 用 数 理 采 统 汁和 Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ编 程 等 方 法 ， 过 对 卜 数 据 进 行 异 常 数 据 的 筛 选 ， ｎ ｅ ｏ — ａｌ ｇ 通 组 Ａ ｄ ￣ ｎＤ ｒｎ ，估 汁 ｗ ｉｕ 分 布 的 形 状 与 』 ｉ ｅ ｌ ｂ １ 寸 参 数 及拟 合 优 度 检 验 ， 究 了其 弯 曲强 度 ：该 三 角 形 截 面 碳 纤 维 复 合 材 料 弯 曲 强 度 的 Ｂ基 准 值 为 １ １ ． Ｐ ， 研 ４７ ２Ｍ ａ
为 三 角 形 截 面碳 纤 维 复合 材料 的使 用提 供 了 弯 曲 性 能 数 据 。 关 键 词 ：ｊ 角 形 截 面 碳 纤 维 ； 复合 材 料 ；弯 曲强 度 ；数 理 统 计 ；Ｂ基 准 值
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｂ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ．３ ８ ２ １ ）６ １５ —５ ０ ０ １２ （０ ０ ０ —６ １ ０
学性 能有较 大影 响 ， 因此 ， 从三 角形截 面碳纤 维复合 材料 的三个 不 同位置 剪裁试 样 ， 按照标 准 Ｇ ／ ３５ Ｂ Ｔ ８５
—
２０ ０５和 Ｇ ／ ２ ７ —２ ０ ， Ｂ Ｔ ５ ６ ０ ５ 测定 了碳 纤 维复 合 材料
碳 纤维 复 合 材料 与 金 属 材 料相 比 ， 有 高 比强 具 度 、 比模量 和 良好 的抗疲 劳 特性 ， 高 因此在 航 天航 空
领 域 中 的应 用 越 来 越 广 泛 。 随 着 复 合 材 料 技 术 的 发 展 和 应 用 领 域 的 扩 展 深 入 ， 统 圆 形 截 面 碳 纤 维 在 某 传
１ 三 角 形 截 面 碳 纤 维 的 横 截 面 形 貌
Ｆ ｇ． Ｃｒ ｓ — ｅ ｔ ｎ ｏ ｉ １ ｏ ｓ ｓ ｃ ｉ ｆＴＣＦ ｏ
１ ２ 试 样 制 备 ．
程分 析 了试 验数 据 ， 究 了这 种 复 合 材料 弯 曲强 度 研
的 Ｂ基 准 值 。 １ 实 验 部 分
按照 Ｇ ／ ３５ Ｂ Ｔ ８ ５—２０ ０ ５采用 硫 酸 消 化 方 法 测定
收 稿 日期 ：０９０ ．１ 修 回 日期 ：０９１—５ ２０ —９２ ； ２０—０１
ｌ５ ６２
宇航 学 报
第 ３ 卷 １
对常 来单 本ｆｆ埘词 数查 Ｉ自 Ｈ 批 异 据 Ｈ 辇样 ” … Ｉ 摇 批 差 …异
注 ： 文 所 用 三 角形 截 面碳 纤 维 为聚 丙 烯 腈 基 碳 纤 维 。 奉
些特殊 的领 域无 法满 足 要 求 。如 ， 结 构 隐身 材 料 在 中， 经常用 到具 有 特殊 截 面形 状 的碳 纤维 ， 由于异 形 截面碳纤维 特殊的截 面形状 ， 使复合 材料微 观结构 如 同微波暗室一样 ， 会对入射进来 的 电磁波进 行多次 反
射 ， 而 达 到 对 电 磁 波 衰 减 的 目的 。在 实 际 应 用 中 ， 从
三 角形截 面碳 纤维 的横 截 面形貌 如 图 １ 所示 ：
往往还要求异形 截面碳纤维 复合材料 具有 承载作 用 ，
以实现异形截 面碳 纤维 复 合。 由 于 三 角 形 截 面 碳 纤 维 具 有 特 殊 的 截
第 ３ 卷第 ６ １ 期 ２１ ０ ０年 ６月
宇 航 学 报
Ｊｕｍａ ｆＡｓｒ ｎ ｕｔ ｓ ｏ ｌｏ ｔｏ ａ ｉ ｃ
Ｖｏ ． Ｎ０ ６ １ ３ｌ
．
Ｊ ｅ ｕｎ
２Ｏ ０ １
三角 形 截 面碳 纤 维 复 合材 料 弯 曲强度 Ｂ基 准 值
刘 新 ，王 荣 国 ，刘 文 博 ，矫 维成
１ １ 原 材 料 ．
本文采用纤 维缠 绕方法 ， 备 了三角形 截面碳纤 制
维单 向复合材料 ， 其试样制备工艺流程如图 ２ 所示 。 缠绕 成 型 的三 角形 截 面碳纤 维单 向复 合材料 的
横 截面形 貌 如图 ３ 示 ： 所
１３ 性 能 测 试 ．
实验所 用原 材料 及其 基本 性能 如表 ｌ 所示 。
Ｄ０Ｉ： ０． ８ ３ ｉ ｉｓ １ ０ — ３ １ ３ ７ ／ ．ｓ ｎ． ０ ０ １ ２８． ０１ ０ ０ ３ ２ ０． ６． ２
表 １ 原 材 料 及 其 基 夺 性 能
０ 引 言
Ｔａ ｌ Ｐ ｏ ｅｔｅ ｆｔｅ ｒｗ ｔｒａｓｕｓｄ ｉ ｈｓ ｓｕ ） ｂｅ １ ｒ ｐ ｒｉｓｏ ｈ ａ ｍａｅｉｌ ｅ ｎ ｔｉ ｔｄ