摘要：使用碳纤维片状模塑材料C-SMC和碳纤维单向带预浸料UDTape对某铝合金控制臂进行轻量化开发。经过结构概念设计与评价后,发现使用各向异性的连续碳纤维UDTape材料可以通过设计铺层方向以显著增强受力路径上的结构性能,与短切碳纤维片状模塑材料C-SMC材料和铝合金材料相比,具备更佳的轻量化效果。接下来,基于连续纤维设计方案,对控制臂结构进行了详细设计,计算分析了整体结构强度以及碳纤维部分和铝合金接头部分的连接强度,并对危险工况下控制臂的强度进行了校核,开展了疲劳性能测试的台架试验,结果证明碳纤维控制臂具有优异的刚度、强度和抗疲劳性能,且可以带来非常明显的减重效果。

摘要：探讨和验证了碳纤维复合材料（ＣＦＲＰ）低温传热及低温热导率的一般规律、影响因素和计算方法；在分析讨论的基础上，总结归纳了热导率计算方法，并将计算结果与测试结果进行了比对，为设计、推算ＣＦＲＰ材料的低温热导率提出了实用的计算方法。

摘要：对5根混凝土梁进行受弯试验研究,比较分析采用不同胶体及不同纤维粘贴层数对碳纤维加固混凝土梁的承载力、刚度、延性、裂缝发展和分布以及破坏形态的影响。试验结果表明:试验采用的无机黏结材料MOC具有良好的黏结性能,能够用于粘贴碳纤维布加固补强混凝土构件;采用无机黏结材料粘贴碳纤维布后,加固梁的抗弯承载力明显提高,同时可以有效限制裂缝的开展,但加固梁的延性有所降低;随着碳纤维布粘贴层数的增加,加固梁的破坏模式由碳纤维布拉断破坏变为剥离破坏。

摘要：采用变带距方法对球形容器进行优化设计 ,并研制了一批产品。试验结果表明 ,在纤维设计应力相同条件下 ,采用变带距缠绕的球形容器 ,其复合材料重量比等带距缠绕的轻 2 4 .6% ,而其容器特性系数高出 1 0 .4 % ,能同时满足设计提出的强度和重量两方面要求。

摘要：纤维增强复合材料因其轻质高强、易成型和可设计性强等优异性能,成为众多工程结构用材首选,然而其结构易产生多种形式损伤,降低了材料的可靠性和安全性,故对复合材料进行实时健康监测及损伤定位研究具有重要意义。声发射(Acoustic emission,AE)技术可以有效地检测复合材料中的微小损伤,基于光纤光栅声发射监测系统不受电磁干扰,可在多点同时测量多个物理量,但实现高精度损伤定位仍需进一步研究。为此,构建了一种四通道温度自适应光纤布拉格光栅(Fiber Bragg gratings,FBG)声发射监测系统,可以快速追踪、及时反馈、实时监测FBG的中心波长变化,提高定位精度,在变温域内对碳纤维增强复合材料的损伤定位进行监测,研究结果表明,该系统平均损伤定位误差为12%。

摘要：碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。

摘要：为实现对碳纤维增强复合材料(CFRP)索股的科学锚固,促进CFRP索股在土木工程特别是桥梁工程中的应用,开发了复合式CFRP索股粘结型锚固体系,建立了复合式CFRP索股粘结型锚固体系计算理论和设计准则,并对该体系进行了优化设计;通过静载张拉试验对新型锚固体系的综合锚固性能进行了实测,并根据试验结果对设计计算理论的可靠性进行了验证。结果表明:新型锚固体系锚固区压应力分布更加合理,其分布较传统锚具有着根本性的变化;锚固区粘结应力沿轴向分布较传统锚具更加均匀,受荷端无应力集中现象,新型锚固体系能使各CFRP筋均匀受力,锚固效率系数超过95%。

摘要：针对施加预载荷的碳纤维增强复合材料层合板低速冲击行为建立了一种可施加预载荷的复合材料层合板低速冲击模型,并进行了有限元分析。首先,通过对比无预应力低速冲击仿真结果与试验结果,验证模型的合理性;其次,利用模型模拟了6组不同预载荷情况下相同冲击能量的低速冲击过程。对比结果显示,预载荷加重了层合板的损伤程度,而相同大小的拉伸、压缩预载荷状态下的层合板低速冲击力学行为无明显差别,但是拉伸预载荷造成的层合板损伤比压缩预载荷较为严重。通过数值模拟的方法研究预载荷对复合材料低速冲击的影响,为飞机结构复合材料实际工况下的抗冲击性能提供基础数据参考,对飞机结构设计优化具有重要的工程应用价值。

摘要：采用碳纤维增强环氧树脂作为某新能源汽车后纵臂轻量化的材料。针对后纵臂的力学性能要求,通过材料的选择、铺层的优化、模具设计与制造、零件的制造和性能试验等,对碳纤维后纵臂的制造工艺进行研究。结果表明,与传统的金属件相比,采用碳纤维可使后纵臂质量减轻30%,而热模压工艺适合碳纤维后纵臂的成形。

摘要：将轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)应用到多胞结构设计中,有望进一步提升CFRP薄壁结构的耐撞性能及吸能效率。为了研究CFRP多胞结构在多角度加载工况作用下的能量吸收机制及耐撞性能,采用机织平纹CFRP预浸料制备CFRP单胞管以及2个不同规格的CFRP多胞管,并通过调整壁厚使所有结构的质量保持相等;随后,对上述3个试样开展准静态轴向压溃试验,通过试验揭示CFRP多胞管的耐撞性能。此外,建立CFRP多胞管的有限元模型,采用数值仿真的方法揭示多胞管的能量吸收机制,并基于试验验证的有限元模型进一步分析9种不同规格的CFRP多胞结构在多种加载角度下的压溃性能。最后,采用多指标评价方法(COPRAS)对不同构型的多胞管在多种压溃角度下的耐撞性能进行综合评价。试验结果表明:单胞管发生了不稳定的局部屈曲,多胞管发生了稳定的渐进失效,并且在等质量的条件下,多胞管的总吸能比单胞管的总吸能高约68%。仿真结果表明:层内损伤是CFRP多胞管以及单胞管的主要吸能机制,其能量耗散值约占总能量的50%;且随着加载角度的增加,各结构的总吸能逐渐下降,但各吸能机制所耗散能量的占比变化不大,增加胞数以及内壁胞壁的厚度均能小幅度提升多胞管的能量吸收特性。综合耐撞性评价结果表明:试样MT3-4[胞数为9,内部胞壁厚度b为1.1780 mm(5层),外部胞壁厚度c为0.2356 mm(1层)]在多种压溃角度下具有更好的综合耐撞性能。