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期刊信息/Journal information
复合材料学报
复合材料学报

益小苏

双月刊

1000-3851

010-82316907（7099）

100191

北京海淀区学院路37号

复合材料学报/Journal Acta Materiae Compositae SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《复合材料学报》为北京航空航天大学和中国复合材料学会主办的学术性科技期刊（双月刊，～180页/期）。本刊主要刊载我国复合材料基础研究和应用研究方面具有创造性、高水平和具有重要意义的最新研究成果的论文。刊载范围:纤维或颗粒增强聚合物基、金属基、陶瓷基等复合材料（包括：结构、功能、生物医用、电子、建筑等复合材料）的制备、性能、设计等，以促进国内外复合材料研究领域的学术交流及先进复合材料的推广应用。　 《复合材料学报》是美国工程索引《Ei》的核心检索收录刊，同时也是美国化学文摘《CA》、苏联《文摘杂志》、美国应用力学评论《Appl.Mech.Rev.》、剑桥科学文摘（工程类）《CSA2》、国际航宇文摘《IAA》、美国金属文摘《Metal Abstracts》等国际检索系统用刊。在中文数据库中，复合材料学报是《中国期刊网全文收录数据库》和《万方数据库》的收录期刊，并入选为500种“中国科技期刊精品数据库”期刊。经过复合材料领域专家、作者及编辑部的共同努力，学报的出版时滞不断缩短(从投稿到刊出在12个月内)，影响因子逐年提高，据中国科技信息研究所最新统计(2005年)，复合材料学报2004年度影响因子为0.818。
正式出版
收录年代

    常压等离子改性对碳纤维复合材料表面温度与I型断裂韧性的影响

    许笑堃胡俊涛万海浪赵冲...
    6438-6449页
    查看更多>>摘要：常压等离子改性被广泛应用于改善碳纤维复合材料(CFRP)的胶接性能,然而等离子改性过程会造成CFRP表面温度升高,导致热变形、热内应力甚至破坏基材,因此需要进一步优化工艺参数,获得满足工程使用要求的等离子改性效果.本文采用空气作为常压等离子的气源,测试了不同等离子改性参数下CFRP表面的温度,建立了表面温度与喷嘴高度、扫描速度之间的函数关系,实现了准确的表面温度预测(均方根误差 2.7℃,最大偏差 5.4℃),并进一步优化了等离子改性的扫描路径,以减少改性过程中热量的累积效应.结合等离子改性对CFRP胶接性能的测试结果,最终确定了满足表面处理温度小于 150℃条件下等离子改性的最佳工艺参数:喷嘴高度16 mm,扫描速度45 mm/s,扫描间距16 mm.此时,CFRP表面温度为143.9℃,I型断裂韧性提升至 425 J/m2(相比原始状态提升约 534.3％),失效模式由界面改善为混合失效.该研究结果旨在找到表面温度与性能提升的最佳等离子改性工艺参数,对于等离子改性工艺在CFRP中的工程应用具有重要参考价值.

    等离子表面改性CFRP温度胶接性能

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    1D-3D单元耦合模拟穿孔夹芯复合材料中的树脂流动行为

    周子维倪爱清冯雨薇王继辉...
    6450-6460页
    查看更多>>摘要：真空辅助树脂灌注(VARI)工艺作为一种高性能、低成本的制造技术,已广泛应用于大型复合材料零部件的制造.穿孔夹芯复合材料具有比强度比模量高、承载能力强等特点,然而,为了准确模拟穿孔夹芯复合材料中树脂的充模过程,需要对芯材内每个孔洞的树脂流动行为进行三维数值计算,尤其是对于大厚度构件而言需要大量的开发成本和生产周期.为了降低仿真计算复杂性和时间成本,本文提出了一种全新的 1D-3D有限单元耦合计算方法,利用自开发ANSYS Fluent UDF(用户自定义函数)子程序模拟树脂在芯材孔洞中的流动,避免了对数量巨大的孔洞进行物理建模,成功优化了穿孔夹芯复合材料真空灌注过程的模型构建和仿真计算过程,并通过实尺度的灌注实验验证了仿真模拟的可行性.研究结果表明,数值仿真与实验测得的灌注时间基本吻合,能够较为准确地模拟穿孔夹芯结构成型过程中树脂的流动.

    真空辅助树脂灌注工艺夹芯复合材料芯材孔洞单元耦合流动仿真

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    聚氨酯-环氧树脂复合材料的力学性能与韧化机制

    马衍轩付双阳王帅飞吴睿...
    6461-6475页
    查看更多>>摘要：环氧树脂材料固化后脆性大、韧性差,表面容易发生老化、龟裂、剥落等问题,难以保护混凝土应对海工环境等复杂的工况.设计、制备了不同体系的聚氨酯/环氧树脂(PU/EP)复合材料,以PU/EP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击韧性作为评价指标进行了正交实验,结合响应面分析法确定了PU/EP复合材料的最佳制备配方为:PU预聚体原材料n(OH-)∶n(NCO-)的摩尔比(Molar ratio of n(OH-)∶n(NCO-),R)为1、PU掺量为15wt％、制备温度为80℃.研究结果表明:聚氨酯(PU)和EP交联效果良好,PU/EP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击韧性较纯环氧树脂分别提高 37.61％、52.21％、47.07％.随着PU掺量的增加,材料中柔性长链段的比例增大,形成二级网络的区域增大,分子间的配位作用以及软连段的增加极大提高了材料的力学性能,并且PU/EP复合材料的硬度和弹性模量有一定程度的降低.

    环氧树脂聚氨酯增韧设计力学性能韧化机制

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    六种高分子材料动静态力学特性和能量耗散

    邢永杨汪海波王梦想吕闹...
    6476-6487页
    查看更多>>摘要：为探究不同高分子材料作为聚能管管材对于聚能爆破的影响,利用电液伺服压力机和直径 50 mm的分离式霍普金森压杆分别开展不同高分子材料在准静态下的单轴抗压试验,以及在冲击荷载作用下的单轴压缩试验,对其动静态力学性能、纵波波速、变形特征及能量耗散进行了研究.结果表明,不同高分子材料之间的波阻抗及准静态单轴抗压强度之间最大差值分别达到了 42.5％和 312.3％;在冲击荷载作用下,不同高分子材料的应力-应变曲线均在曲线末端出现了回弹现象,聚氯乙烯(PVC)材料的峰值应力在不同冲击气压下均为 6种高分子材料中相对较高的;从对能量的透射、耗散率和单位质量耗散能方面分析,PVC材料的能量透射率是 6种高分子材料中最高的,能量耗散和单位质量耗散能是最低的;从岩石爆破角度,引入吸收阻抗比与入射能进行拟合分析,PVC和聚碳酸酯(PC)材料的拟合曲线的相关系数相对较高,更符合炸药爆炸时能量传递的描述.最后,综合所有分析认为PVC材料在试验所用的6种高分子材料中最适合作为聚能管管材.

    高分子材料聚能管动态压缩吸收阻抗比分离式霍普金森压杆(SHPB)

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    碳纤维复合材料壳体预浸带铺放原位成型轨迹规划

    刘冬田明王菲张承双...
    6488-6497页
    查看更多>>摘要：针对复合材料壳体封头预浸带铺放原位成型过程中多功能铺放头末端滑移问题,开展对碳纤维复合材料铺放机器人轨迹规划的研究.通过构建预浸带铺放路径模型获取铺放角与中心转角,利用中心转角进行动静坐标转换并运用微分几何解算出铺放位姿,通过改进原始蛇优化算法来提高算法收敛速度与精度并应用于铺放机器人逆运动学,逆解铺放位姿获取铺放机器人前七轴关节角度匹配中心转角实现铺放头末端滑移抑制,进行椭球壳体预浸带铺放原位成型仿真与实验.结果表明,预浸带铺放轨迹规划方法在不等极孔壳体预浸带铺放原位成型实验中没有发生滑移与褶皱现象,铺放位姿精度为 10-16;满足预浸带铺放原位成型位姿精度要求,能够应用于实际预浸带铺放原位成型工作.

    原位成型复合材料铺放机器人逆运动学改进蛇优化算法

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    再生碳纤维毛毡纤维取向与克重多目标优化研究

    刘锐陈宏达胡海晓李书欣...
    6498-6517页
    查看更多>>摘要：废弃复合材料的回收再利用具有重要意义,传统回收方法能耗高且易损伤材料结构,回收纤维取向杂乱,无法进行高价值利用.本文采用团队研发的新型可回收环氧树脂制备IV型储氢气瓶废弃复合材料为对象,研究碳纤维的高效回收方法.自主搭建纤维湿法取向装置制备纤维毡,探究湿法取向过程各工艺对再生纤维毡制备效果包括取向度及克重的影响;采用响应面法(RSM)建立取向度和克重目标模型并进行可靠性分析,结合非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)对湿法取向工艺参数进行多目标优化;采用优劣解距离法(TOPSIS)决策选择最优解,实验验证多目标优化结果.结果表明:各工艺条件对纤维毡取向度影响大小为纤维长度>纤维含量>分散剂含量>滤网孔径;对纤维毡克重影响大小为纤维含量>分散剂含量>滤网孔径>纤维长度.目标函数模型具有较高的准确性;多目标优化纤维毡制备最佳工艺为纤维长度 3 mm、纤维含量6.37 g/L、分散剂含量 13.37 g/L、滤网孔径 0.75 mm;验证实验制备纤维毡取向度 81.08％,与遗传算法预测取向度(81.84％)误差 0.94％;实验制备纤维毡克重 42.86 g/m2,与遗传算法预测克重(42.57 g/m2)误差 0.68％.

    可回收树脂再生碳纤维纤维取向响应面法多目标优化

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    基于结构阻尼特性的螺旋桨混杂纤维铺层分析及水动力响应评估

    李子龙梁桂龙李旭丁国民...
    6518-6529页
    查看更多>>摘要：为指导复合材料螺旋桨结构一体化研究,发挥混杂纤维在高阻尼、高性能桨叶开发环节的助力作用,本文探讨了这类构件的铺层设计、阻尼特性、结构变形以及水动力响应等一系列问题.首先,针对工程中常用的 3种纤维增强材料进行阻尼与力学测试,据此提出 6种不同的螺旋桨纤维铺层方案,并建立了精细化有限元模型;其次,利用仿真模型数值预报复合材料桨叶模态及振型,并结合模态应变能理论,研究了不同铺层角度和混杂方式的桨叶结构阻尼特性,从而实现以阻尼为目标的铺层分析及方案优选;最后,对遴选出的两种碳纤维(CF)/芳纶纤维(KF)混杂复合材料螺旋桨实施流固耦合仿真计算,考评纤维混杂对桨叶结构变形及水动力性能的影响,以便为该体系的设计优化和进一步推广应用提供支撑.

    混杂纤维复合材料螺旋桨阻尼特性仿真分析水动力响应

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    超支化聚乙烯亚胺聚磷酸铵对定向刨花板性能的影响

    王帅旗叶超宇段衍筠李万兆...
    6530-6544页
    查看更多>>摘要：本文以超支化聚乙烯亚胺(PEI)改性的聚磷酸铵(APP)为阻燃剂(PEI/APP)、以酚醛树脂(PF)为胶粘剂制备定向刨花板(OSB).采用DSC探讨了PEI/APP对PF固化过程的影响,PEI/APP能够与PF形成分子间的氢键和亚胺键(C=N)促进PF的固化过程,使其等温固化时的放热峰温度降低至 71.6℃,终止固化温度降低至 74.1℃.采用力学性能分析仪、数字图像相关(DIC)和X射线计算机断层扫描扫描仪(X-CT)探究OSB的力学性能及其增强机制.相比于APP添加量为 9wt％的定向刨花板,PEI/APP添加量为 9wt％的OSB主向(L)和次向(H)的弹性模量分别提高了 21.1％和 20.7％;主向和次向的弯曲强度分布提高了 10.8％和 19.6％,内结合强度提高了 6.9％,吸水厚度膨胀率降低了 37.9％.DIC显示,OSB在承受弯曲载荷时,应变积累主要发生在顶层和底层,然后沿着或穿过中心层传播.主向的顶层和底层结构变化为股线分层或折断,次向上仅出现折断.X-CT测试结果显示,PEI/APP和PF树脂均匀分散在OSB的表层和芯层.因此,超支化改性提高了APP与大片刨花、PF树脂之间的界面结合,使得应变沿着中心层的传递更明显,中心层吸收载荷能量,从而提高了OSB的弯曲强度.采用极限氧指数(LOI)和锥形量热仪测试了OSB的阻燃性能,当PEI/APP添加量为 9wt％时,OSB的极限氧指数为 46.3％,热释放速率峰值为 131.2 kW/m2,相比于APP添加量为 9wt％的OSB,其极限氧指数提高了 27.9％,热释放速率峰值降低了 14.2％.超支化改性APP能够促使OSB脱水炭化产生连续致密的膨胀炭层,同时产生NH3,实现气相和凝聚相的协同阻燃.阻燃高强的定向刨花板在绿色建筑、家居、交通应用领域具有十分广阔的应用前景.

    定向刨花板复合聚电解质酚醛树脂固化动力学动态应变传递X射线计算机断层扫描

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    磷杂菲-厚朴酚基环氧低聚物的合成及其固化树脂阻燃性能

    谢煜彬胡国梁张笑晴雷彩红...
    6545-6558页
    查看更多>>摘要：商用环氧树脂主要由不可再生的石油基原料制得,且存在易燃、离火不自熄的问题,限制了它在电子电气和轨道交通等领域的广泛应用.因此,以生物质化合物厚朴酚、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和环氧氯丙烷为原料,合成了一种磷杂菲-厚朴酚基环氧低聚物(ED-0.5),并以 4,4'-二氨基二苯基甲烷(DDM)为环氧固化剂,制备高阻燃效率的环氧固化树脂(ED-0.5/DDM).通过FTIR、NMR表征了其化学结构,利用DSC和TGA研究了环氧固化树脂的固化动力学和热稳定性,采用极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热仪探究了环氧固化树脂的阻燃性能,通过TG-FTIR和SEM分别对固化物热解气相组成和燃烧后残炭形貌结构进行了分析,探究其阻燃机制.结果表明,ED-0.5/DDM树脂热稳定性和热机械性能均优于传统双酚A环氧树脂,固化反应活化能略高.ED-0.5/DDM环氧固化树脂极限氧指数(LOI)可达到 52.5％,UL-94测试达到V-0等级,热释放速率峰值和总热释放量分别降低 70.9％和 58.2％,残炭增加 1 565.2％.ED-0.5/DDM环氧固化树脂可通过捕获猝灭自由基,产生大量不燃气体,形成致密炭层,发挥气相和凝聚相协同阻燃作用.

    环氧低聚物厚朴酚磷杂菲阻燃协同阻燃

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    Co3O4复合亚胺型COFs衍生氮掺杂碳材料用作高效析氢电催化剂

    梁彤李征峰宋云奇谢克民...
    6559-6568页
    查看更多>>摘要：亚胺型共价有机框架(COFs)材料多用于膜分离技术、气体储存和分离等,然而由于其较差的导电性和较低的物理化学稳定性少有应用于电催化析氢中.为了得到高稳定性且高活性的电催化剂,采用更为简便的溶剂热法合成了亚胺型COFs材料(TAPA-TFB-COF),再以Co(OAC)2·4H2O为Co源,通过高温热解得到了二维片层自组装为 3D微球结构的Co3O4 复合氮掺杂碳材料(Co3O4/NC).研究表明,由于 3D微球结构、高温热解促进材料石墨化以及Co与杂原子N的协同作用,Co3O4/NC展现了优异的电催化析氢活性,起始电位从-0.92 V(vs.RHE)降到了-0.27 V(vs.RHE),电流密度提升为TAPA-TFB-COF的 14倍,Tafel斜率仅为151 mV·dec-1,电化学反应电荷转移电阻(Rct)小至80.8 Ω.

    电催化TAPA-TFB-COFCo3O4高温热解氮掺杂碳材料析氢

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