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頂刊《Composites Part B》碳纖維科研領(lǐng)域最新研究進(jìn)展TOP10
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1 通過氫鍵相互作用增強(qiáng)激光粘接鈦合金/CFRTP接頭的界面結(jié)合強(qiáng)度 文章主要內(nèi)容 鈦合金與碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（CFRTP）的粘接已成為航空和汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)輕量化制造的有利途徑。然而，金屬-塑料粘合接頭普遍較弱。與傳統(tǒng)的界面鍵合機(jī)制不同，金屬/塑料界面官能團(tuán)之間的氫鍵作用目前備受關(guān)注。 在這項(xiàng)工作中，進(jìn)行了鈦合金（TC4）與CFRTP的激光連接。為提高結(jié)合強(qiáng)度，采用了微弧氧化（MAO）和硅烷偶聯(lián)劑（SCA）處理等表面改性方法。結(jié)果表明，MAO工藝后的多孔結(jié)構(gòu)可以增加TC4表面粗糙度并促進(jìn)TC4表面與熔融CFRTP基材的機(jī)械互鎖。同時(shí)，多孔結(jié)構(gòu)顯著提高了TC4表面羥基的吸附量，優(yōu)化了TC4表面的化學(xué)條件。選用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的硅烷偶聯(lián)劑可以將氨基(-NH2)定向引入TC4表面，同時(shí)保持TC4表面的物理形態(tài)。因此在官能團(tuán)之間誘導(dǎo)了氫鍵，這通過典型官能團(tuán)波數(shù)的紅移和藍(lán)移來證明。界面鍵合力達(dá)到最大值1813 N，由于氫鍵的相互作用，進(jìn)一步提高了29.96%。 圖形概要 2 沖擊雷電流作用下層狀CFRP復(fù)合材料損傷行為的試驗(yàn)研究 文章主要內(nèi)容 與傳統(tǒng)的金屬合金材料相比，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）除了易受雷擊破壞外，具有許多優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了 CFRP 層壓板在沖擊雷電流下的損傷行為研究。CFRP層壓板近場雷電機(jī)械沖擊的測量是通過一種有效克服強(qiáng)電磁干擾的自建裝置實(shí)現(xiàn)的。無損技術(shù)評估的損傷結(jié)果表明，CFRP樣品的損傷程度隨著電流幅度的增加而加劇，包括表觀損傷和整體損傷。對于不同表面條件的樣品，絕緣環(huán)氧樹脂層的存在極大地加劇了雷擊損壞，而擴(kuò)展的銅箔保護(hù)大大減輕了損壞。涂有絕緣層的CFRP受到更強(qiáng)的機(jī)械沖擊，幾乎是相同電流水平下原始CFRP的兩倍。用膨脹銅箔保護(hù)的 CFRP 受到的機(jī)械力與未保護(hù)的 CFRP 相當(dāng)。通過分析得出，力學(xué)效應(yīng)對CFRP復(fù)合材料雷擊損傷行為的影響主要取決于熱效應(yīng)，反之亦然。 圖形概要 3 使用有限元模型對熱成型連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料進(jìn)行幾何優(yōu)化的案例研究 文章主要內(nèi)容： 由于對質(zhì)量和機(jī)械性能的需求，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(CFRTP) 熱成型部件的制造非常依賴優(yōu)化過程。幾何優(yōu)化通�；谠囧e(cuò)過程，由于制造不同原型而導(dǎo)致的延遲增加了最終產(chǎn)品的開發(fā)成本。在這項(xiàng)研究中，通過安裝在汽車差速器系統(tǒng)中的CFRTP組件評估了長玻璃纖維（體積為 47%）增強(qiáng)PA6的機(jī)械性能。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于驗(yàn)證使用基于 CFRTP 層壓板的制造幾何形狀和機(jī)械性能的有限元 (FE) 模型獲得的結(jié)果。此外，還實(shí)施了一個(gè)完整的數(shù)學(xué)程序，以解決有限元模擬的材料數(shù)據(jù)表中缺乏有關(guān)機(jī)械模量和泊松比信息的問題。該方法基于 Halpin-Tsai 模型和經(jīng)典層壓理論具有用于平面外力學(xué)性能計(jì)算的 3D 展開，其中獲得 Tsai 模量以用于檢查目的。獲得的結(jié)果與測試結(jié)果相吻合，以驗(yàn)證所開發(fā)的有限元模型。此外，該模型還用于進(jìn)一步優(yōu)化組件幾何形狀�；谟邢拊夹g(shù)的計(jì)算機(jī)模型的實(shí)施有助于加速可回收 CFRTP 的大規(guī)模生產(chǎn)開發(fā)，從而顯著減輕重量并降低溫室氣體排放，而不會(huì)降低其在整個(gè)使用壽命期間的可靠性和安全性。 圖形概要 4 切割單向碳纖維增強(qiáng)聚合物切屑形成機(jī)理的分析建模 文章主要內(nèi)容： 單向碳纖維增強(qiáng)聚合物(UD CFRP) 的纖維取向由于其各向異性而主導(dǎo)切削過程中的切屑形成�，F(xiàn)有的分析切削模型側(cè)重于基于從不同纖維取向范圍的實(shí)驗(yàn)分析中獲得的預(yù)定義切屑形成模式預(yù)測切削力。本文基于纖維取向范圍內(nèi)切屑形成區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)，對CFRP切屑形成模式進(jìn)行了分析預(yù)測，包括纖維拉伸、纖維壓縮、基體拉伸和基體壓縮。用最小切削能量原理預(yù)測切屑形成角度和在切屑形成平面上激活材料失效的應(yīng)力。預(yù)測和分析了隨著纖維取向度的增加切屑形成方式的轉(zhuǎn)變，預(yù)測和分析了切屑形成方式變化導(dǎo)致的切屑形態(tài)和切削力的變化。通過 UD CFRP 在不同未切割切屑厚度和纖維取向下的正交切割實(shí)驗(yàn)，比較了模擬和測量之間的切屑形成角度、切屑形態(tài)和切削力。 5 碳纖維增強(qiáng)聚合物的電致發(fā)光應(yīng)變傳感 文章主要內(nèi)容 與傳統(tǒng)的碳纖維增強(qiáng)聚合物材料檢測方法相比，本論文展示了一種廉價(jià)且勞動(dòng)強(qiáng)度較低的基于機(jī)器視覺的應(yīng)變和損傷可視化技術(shù)。該技術(shù)用于表征具有非侵入式智能電致發(fā)光 (EL) 集成的紡織碳纖維增強(qiáng)聚合物 (CFRP) 薄層在漸進(jìn)軸向載荷下的斷裂和失效特性。 智能 EL 結(jié)構(gòu)利用 CFRP 獨(dú)特的導(dǎo)電和壓阻特性，通過亮度變化可視化變形和裂縫。根據(jù)修改后的 ASTM D3039制造斜紋編織 CFRP 層的兩種纖維取向（±45° 和 0°/90°）用于單軸機(jī)械測試中的線性和疲勞載荷，以分析纖維和基質(zhì)引起的 EL 響應(yīng)。EL 應(yīng)變可視化方法通過標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)字圖像相關(guān)(DIC) 驗(yàn)證，利用 EL CFRP 層的自然斑點(diǎn)圖案。在空間分辨率和靈敏度方面，靜態(tài)和循環(huán)加載的軸向 EL 應(yīng)變結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)和受損 CFRP 樣品上的應(yīng)變提取平面常規(guī) DIC 應(yīng)變場高度一致。這種新穎的應(yīng)變和損傷可視化方法旨在成為復(fù)合材料行業(yè)常用的無損檢測方法的便攜式、低成本和實(shí)時(shí)替代方法。代替定期檢查，EL 架構(gòu)允許對復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)應(yīng)變和損傷可視化。 6 混合成型聚碳酸酯/連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件的機(jī)械性能的設(shè)計(jì)、制造和 FEA 預(yù)測 文章主要內(nèi)容 本文報(bào)告了一項(xiàng)關(guān)于熱塑性基體/碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRC) 部件的機(jī)械行為的設(shè)計(jì)、制造和有限元分析(FEA) 預(yù)測的研究。CFRC 組件由浸漬有聚碳酸酯(PC) 基體的連續(xù)碳纖維層壓板構(gòu)成，邊緣和肋條由未填充的 PC 包覆成型。該組件已通過一步工藝（復(fù)合混合成型）制造，并使用快速熱循環(huán)成型 (RHCM) 來提高表面質(zhì)量。彎曲行為已通過集成 FEA 模型方法預(yù)測，該方法考慮了復(fù)合層壓板的機(jī)械響應(yīng)以及包覆成型肋的結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)。結(jié)果，由于使用RHCM 工藝，表面粗糙度顯著降低（Ra 值從 0.43 降低到 0.06 μm） 。此外，所開發(fā)的 FEA 模型能夠高精度地預(yù)測 CFRC 構(gòu)件的彎曲行為（FEA 最大載荷比實(shí)驗(yàn)值高 1.6%）。 7 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊載荷疲勞極限測定與無損評價(jià)的混合方法 文章主要內(nèi)容 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和操作中最具挑戰(zhàn)性且仍未解決的問題之一是預(yù)測其在疲勞載荷下的行為。當(dāng)復(fù)合結(jié)構(gòu)包含損傷時(shí)，這個(gè)問題就更加復(fù)雜，尤其是被認(rèn)為是復(fù)合結(jié)構(gòu)中最危險(xiǎn)的損傷類型之一的低速?zèng)_擊損傷。 在本文中，作者提出了混合方法，該方法將低速?zèng)_擊損傷 (LVID) 結(jié)構(gòu)的疲勞極限評估與使用熱電偶對這種損傷的無損評估相結(jié)合和熱成像在一次測試中。測試是在具有各種能量的 LVID 的碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的。證明了疲勞極限和沖擊能量之間的關(guān)系，并進(jìn)行了觀察到的損傷機(jī)制分析。此外，還分析了 LVID可檢測性的性能，定義了檢測 LVID 所需的最小自熱溫升。所提出的方法表現(xiàn)出對沖擊損傷的高靈敏度，同時(shí)具有評估疲勞壽命的能力一個(gè)經(jīng)過測試的結(jié)構(gòu)。最后，提供了有關(guān)測量設(shè)置和測試參數(shù)的建議。結(jié)果表明，所提出的混合方法可以成功地用于快速、精確和無損地評估復(fù)合結(jié)構(gòu)在沖擊載荷后的剩余壽命。 8 金剛石誘導(dǎo)的碳纖維-液態(tài)金屬混合物的高導(dǎo)熱性 文章主要內(nèi)容 鎵(Ga) 基液態(tài)金屬 (LM) 漿料被認(rèn)為在電子產(chǎn)品的熱管理中具有潛力和廣泛的應(yīng)用。然而，一些非金屬碳基材料如金剛石或碳纖維 (CF) 不能被 Ga 潤濕，這很難在不進(jìn)行表面改性的情況下使用手動(dòng)攪拌制備復(fù)合材料。在這里，強(qiáng)制潤濕的重復(fù)壓縮方法成功地用于制備含有碳基材料的Ga基LM復(fù)合材料，而無需進(jìn)行表面改性。在重復(fù)壓縮過程中會(huì)產(chǎn)生新的LM氧化皮。 金剛石（/CF）與Ga的鍵合機(jī)理是Ga氧化物附著在金剛石（/CF）上，然后被Ga潤濕和包覆。金剛石和CF可以從Ga基漿料中分離回收利用。高通過使用金剛石顆粒誘導(dǎo)CF的分布，獲得129 W m -1 K -1的熱導(dǎo)率值，其中液體Ga是連接相。Ga的密度可以降低21%，Ga基漿料的熱導(dǎo)率可以保持在100 W m -1 K -1以上。Ga基LM/金剛石/CF復(fù)合材料的成功開發(fā)表明，通過使用各向同性粒子誘導(dǎo)各向異性粒子的分布，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的導(dǎo)熱性。眾所周知，漿料可以任何形狀存在。當(dāng)漿料中含有各向異性顆粒時(shí)，如何讓它發(fā)揮出近乎各向同性的優(yōu)異導(dǎo)熱系數(shù)（K）或其他潛在性能是具有挑戰(zhàn)性的研究。這項(xiàng)工作將證明各向異性粒子在液態(tài)金屬 (LM) 漿料中表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)熱性的新想法。 圖形概要 9 設(shè)計(jì)和制造熱塑性碳纖維/聚對苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合材料車底護(hù)罩，以保護(hù)電動(dòng)汽車的鋰離子電池免受地面沖擊 文章主要內(nèi)容 近年來，隨著人們對環(huán)保能源的興趣和需求不斷增長，電動(dòng)汽車出現(xiàn)了廣闊的前景。電動(dòng)汽車大量使用鋰電池作為動(dòng)力源，鋰電池在承受外部沖擊時(shí)存在著火爆炸的危險(xiǎn)。因此，在本研究中，使用碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造了用于電池保護(hù)的底部防護(hù)罩 (UBS)。車底護(hù)板由主護(hù)板和防撞桿（CPB）兩部分組成。 通過有限元分析分析了抗沖擊的機(jī)械性能考慮 CPB 的位置和車身底部防護(hù)板的形狀。對于 UBS，使用了混合復(fù)合材料（碳纖維 (CF)/聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 和自增強(qiáng)聚丙烯 (SRPP) 復(fù)合材料），并優(yōu)化了 CF/PET 和 SRPP 之間的比例。通過有限元分析，設(shè)計(jì)了厚度為 2.4 mm、CF/PET:SRPP 混合比為 1:2 的最佳車底護(hù)罩。最后，設(shè)計(jì)的車底護(hù)罩采用熱成型工藝制造并安裝到電動(dòng)汽車上，然后用混凝土障礙物進(jìn)行車輛碰撞試驗(yàn)。開發(fā)的車底護(hù)罩可以成功保護(hù)電池免受沖擊損壞，表明后部變形在5毫米以內(nèi)，沒有發(fā)生電池泄漏。 10 使用深度學(xué)習(xí)方法預(yù)測纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的應(yīng)力場 文章主要內(nèi)容 應(yīng)力分析是材料系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要步驟，有限元方法(FEM) 是對復(fù)雜材料系統(tǒng)中的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。與多尺度 FEM 分析相關(guān)的巨大成本促使用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)的明顯更快的方法替代 FEM。 在本研究中，作者將深度學(xué)習(xí)工具應(yīng)用于纖維增強(qiáng)基體復(fù)合材料系統(tǒng)中的局部應(yīng)力場預(yù)測，作為 FEM 的有效替代方案。第一個(gè)挑戰(zhàn)是預(yù)測具有固定數(shù)量纖維和不同空間配置的復(fù)合材料橫截面的應(yīng)力場圖. 具體而言，通過使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)，特別是 U-Net 架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了纖維的空間排列與相應(yīng)的 von Mises 應(yīng)力場之間的映射。CNN 使用與目標(biāo)系統(tǒng)具有相同數(shù)量的纖維的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練。穩(wěn)健性分析使用訓(xùn)練樣本的不同初始化來發(fā)現(xiàn)預(yù)測精度隨著訓(xùn)練樣本數(shù)量的增加而變化。具有大量纖維的系統(tǒng)通常需要更精細(xì)的有限元網(wǎng)格離散化 ，導(dǎo)致計(jì)算成本增加。因此，這里的次要目標(biāo)是使用 CNN 預(yù)測具有大量光纖的系統(tǒng)的應(yīng)力場，這些 CNN 對來自相對便宜且光纖數(shù)量較少的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)訓(xùn)練。 界面是決定復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素，是復(fù)合材料研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)問題。 2022復(fù)合材料界面banner1.jpg |
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tzynew2樓
2022-06-17 10:32
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Alex_w93樓
2023-07-04 16:15
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[考研] 求調(diào)劑 +4 | 呼呼？~+123456 2026-03-06 | 4/200 |
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