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高应变率加载下复合泡沫塑料的吸能特性及失效机理研究

卢子兴 , 袁应龙

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.05.022

通过SHPB冲击实验装置对空心玻璃微球填充聚氨酯复合泡沫塑料进行了动态压缩实验,获得了不同密度复合泡沫塑料在高应变率加载条件下的应力-应变曲线,研究了材料的动态力学性能.基于所获得的应力-应变曲线,进一步分析和讨论了复合泡沫塑料的能量吸收特性,发现材料最佳吸能点的包络线是同一直线.此外,通过动态变形试件的扫描电镜分析,还研究了这类新材料的动态失效问题.

关键词: 复合泡沫塑料 , 力学性能 , 应变率效应 , 吸能特性 , 失效

空心微珠填充聚氨酯泡沫塑料的力学性能

卢子兴 , 邹波 , 李忠明 , 芦艾

复合材料学报

对不同密度和不同填充质量比的空心玻璃微珠填充聚氮酯泡沫塑料进行拉、压实验,研究了微珠对复合泡沫塑料力学性能的影响.实验结果表明:复合泡沫塑料拉伸曲线特征与普通泡沫塑料类似,但具有不同于普通泡沫塑料的压缩应力-应变特性;材料密度越大,微珠对胞体壁的增强效果越好;微珠团聚和界面粘结不良将可能导致材料力学性能的下降.根据有限元模拟结果和试件破坏形貌的观察探讨了材料的变形和破坏机制.

关键词: 微珠 , 复合泡沫塑料 , 力学性能 , 拉伸 , 压缩 , 有限元分析

空心微球/环氧树脂复合泡沫塑料的抗压性能与破坏机制

陈卓 , 黄志雄 , 秦岩 , 梅启林 , 石敏先 , 张联盟

复合材料学报

以环氧树脂为基体,不同粒径空心玻璃微球为填充体,制备了轻质高强复合泡沫塑料.通过单轴准静态压缩试验研究了空心微球的粒径大小对复合泡沫塑料的抗压性能的影响,并采用SEM对复合泡沫塑料的微观结构进行观测.通过随机空间分布法建立了空心玻璃微球/环氧树脂复合泡沫塑料的实体模型,并且使用有限元分析软件对复合泡沫塑料在1 kPa载荷下的应力分布进行了分析.结果表明,在相同体积含量下,当空心微球的粒径从30μm增大到120 μm时,复合泡沫塑料的抗压强度无明显变化.有限元分析的结果表明,在复合泡沫塑料中主要承载部分为空心微球,空心微球上的应力大于树脂基体上的应力.最大应力分布在空心微球的内壁,结合SEM图像可推测,空心微球在破裂之前受到充分的挤压,并且从内壁产生裂纹.

关键词: 复合泡沫塑料 , 空心微球 , 压缩 , 粒径 , 有限元分析

考虑界面效应的复合泡沫塑料弹性性能数值仿真预测与试验研究

喻明 , 朱平 , 马颖琦

复合材料学报

通过对不同空心陶瓷微珠含量的环氧基复合泡沫塑料进行准静态拉伸实验,研究了填充微珠的体积分数对复合泡沫塑料弹性模量和泊松比的影响.基于其细观结构特征,利用三维立方单胞有限元模型模拟了细观应力/应变场;将内聚力单元引入细观有限元模型,以此来模拟空心微珠与基体材料之间界面相的力学行为.将有限元预测结果以及两种传统的细观解析法与实验数据对比,发现基于界面理想粘接假设的有限元模型和传统细观解析法均过高估计了复合泡沫塑料的弹性模量和泊松比;复合泡沫塑料的弹性性能强烈地依赖于界面相的力学性质,只有考虑界面效应的细观有限元模型才能给出较为精确的预测,从而验证了文中细观建模方法的合理性.

关键词: 复合泡沫塑料 , 计算细观力学 , 界面相 , 内聚力单元 , 有限元法

空心玻璃微球含量对环氧复合泡沫塑料性能的影响

黄赤 , 汪波 , 秦岩 , 黄志雄

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151022.001

以空心玻璃微球(HGM)填充环氧树脂制备了密度为0.56~0.91 g/cm3的 HGM/环氧复合泡沫塑料。研究了 H GM含量对复合泡沫塑料黏度、力学性能、动态力学性能及隔热性能的影响。结果表明:表面偶联处理后增加了 H GM的表面亲油性,改善了其与基体树脂间的相容性和界面性能,有利于 H GM/环氧复合泡沫塑料性能的提高;体系黏度与 H GM含量呈正相关,与温度呈负相关;随着 H GM含量的增加,H GM/环氧复合泡沫塑料的压缩强度、弯曲强度和拉伸强度均有一定程度的降低,但是比强度变化不大,材料得到很大程度的轻质化;H GM的引入使得 H GM/环氧复合泡沫塑料玻璃化转变温度向低温方向偏移,储能模量呈现先减小后增加的趋势,导热系数由纯环氧树脂的0.203 W/(m·K)减小到 HGM含量为40wt%时的0.126 W/(m·K)。HGM/环氧复合泡沫塑料阻尼性能和隔热性能均有所提高。

关键词: 空心玻璃微球 , 复合泡沫塑料 , 力学性能 , 动态力学分析 , 导热系数

空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料制备及其性能研究

刘艳妮 , 徐伟 , 王嵘

玻璃钢/复合材料

研究了空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料制备工艺、配方设计,并对材料的密度、力学性能、表面改性剂、粒径匹配、热性能、介电性能和微观形貌进行了实验研究.结果表明:空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料密度在0.28~0.8g/cm3之间可调,抗压缩强度达到4.5MPa~120MPa,空心玻璃微珠表面改性剂的加入,明显提高了复合材料的机械性能,在600~9000MHz频率条件下,其介电性能基本不随频率而变化,介电常数为2.01~2.05,介电损耗角正切为2.57×10-3-2.80×10-3,空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料具有较高的使用温度,扫描电镜表明表面改性剂改善玻璃微珠的浸润性,并且验证了空心玻璃微珠级配理论.

关键词: 空心玻璃微珠 , 环氧树脂 , 复合泡沫塑料

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