基于主成分分析的高密度聚乙烯热氧老化特性研究

采用主成分分析法(PCA)研究战储滚塑包装箱用高密度聚乙烯(HDPE)在80℃热氧加速老化条件下,5个力学参数及5个微观结构参数的变化规律,提取并分析了主成分因子信息,探究了各参数间的相关关系,建立并分析了HDPE在80℃热氧老化条件下的综合评价指标。结果表明:PCA分析提取的3个主成分基本可以概括所有参数信息;拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量协同相关,羰基指数、羟基指数、断链程度协同相关;冲击强度、支化程度、不饱和程度与其他参数均是弱相关;老化综合评价指标随时间呈三段式变化趋势。     

定应变作用下NEPE推进剂老化特性及寿命预估研究

为考察定应变作用下NEPE推进剂的老化特性,研究了20%定应变作用下NEPE推进剂贮存老化过程中力学性能、凝胶性能和界面性能的变化.研究结果表明:定应变作用下NEPE推进剂在贮存老化过程中最大抗拉强度降低,最大延伸率变化较小,其老化失效主要表现为强度的失效;定应变下NEPE推进剂的凝胶百分数和粘附功随老化时间的延长而降低,NEPE推进剂粘合剂基体的降解断裂和界面的"脱湿"是其主要的老化机理;定应变下NEPE推进剂的力学性能与细观性能的相关性研究表明,最大抗拉强度与凝胶百分数和粘附功存在相关关系,计算了其关系式,建立了由细观性能评估推进剂宏观力学性能的方法;选择最大抗拉强度下降30%时失效,20%定应变下NEPE推进剂的贮存寿命为8.3年.     

热老化对XLPE绝缘核级电缆火灾绝缘失效影响研究

为评估服役核级电缆在火灾中绝缘失效情况,对加速热老化后的XLPE绝缘核级电缆在模拟火灾环境下的绝缘失效参数展开试验研究,结合加速热老化与实际老化年限关系,分析老化影响规律在工程中的应用方法。结果表明,电缆绝缘失效线芯温度和绝缘失效时间随着加速热老化时间的增长呈线性下降趋势。基于电缆绝缘材料断裂伸长率保留率,可以有效估算电缆试样老化寿命和一定服役年限电缆的绝缘失效参数。     

梁在拉伸力和弯曲力矩联合作用下的动态塑性断裂

本文采用刚塑性分析方法,研究了韧性材料带裂纹有限长梁在轴向拉伸力和弯曲力矩联合作用下的全塑性断裂过程,其外加轴向拉伸力和弯曲力矩为准静态加载,并在梁的断裂过程中保持不变,为定常载荷。在外力作用下,梁的断裂截面首先进入塑性变形,当裂纹尖端张开位移 CTOD 达到其材料临界值时,裂纹将启裂扩展。本文考虑了应变率对断裂过程的影响,给出了梁在断裂过程中其裂纹扩展长度,裂纹扩展速度以及断裂截面上的轴向抗力和弯曲抗力随时间的变化规律,并比较了在不同轴向拉伸力作用下梁的动态塑性断裂过程的变化,说明了轴向作用力对梁的断裂过程的影响。     

丁羟（HTPB）推进剂老化研究（IV）——过氯酸铵（AP）粒度对老化性能的影响

本文研究了HTPB/AP推进剂中AP粒度对推进剂老化性能的影响。实验是在90℃的空气中进行的。老化性能以推进剂的拉伸性能、邵氏硬度,失重%和燃烧速度等参数为判据,并以DSC图谱作参考。实验结果表明:HTPB/AP推进剂中AP粒度的减小,有助于推进剂贮存老化性能的提高。各种粒度AP的DSC图谱,也进一步证实了这一结论。     

微胶囊型自修复碳纤维增强复合材料性能研究

为了分析内嵌环氧树脂基微胶囊的碳纤维增强复合材料(CFRP)的力学性能,开展了材料在准静态载荷条件下力学性能试验研究,对比分析了有、无微胶囊时碳纤维增强复合材料的静态力学性能,详细探究了微胶囊的质量分数对碳纤维增强复合材料的力学性能和自修复性能的影响,分析了材料的拉伸强度,弹性模量,断裂伸长率以及自修复性能情况。在相同冲击能量下,采用落锤法对不同微胶囊含量的层合板进行冲击试验,研究其在冲击载荷作用下的动态力学响应。结果表明,微胶囊具有增韧效果和自修复能力。随着微胶囊质量分数的增加,自修复碳纤维增强复合材料的拉伸强度降低,弹性模量先略微升高后降低,断裂伸长率先降低后升高,但总体变化不大,修复效率随微胶囊含量的增加而升高。在相同冲击能量下,微胶囊含量越大,最大冲击力越小,材料的冲击力-位移曲线斜率越小,抗冲击性能越差。研究结果可以为推动自修复型CFRP材料的实际工程应用和理论研究提供相关参考。     

聚氯乙烯／氯化聚乙烯封套材料性能研究

研究聚氯乙烯/氯化聚乙烯封套材料的性能,测试封套材料的透湿率、拉伸强度和扯断伸长率。研究表明,随着氯化聚乙烯用量的增加,封套材料的透湿率和拉伸强度降低,扯断伸长率提高,但CPE的质量分数应控制在20.2%下。     

环氧树脂/CTBN/无机颗粒高分子合金修补剂材料的制备与性能分析

通过端羧基丁腈液态橡胶(Carboxyl Terminated Butadiene Acrylonitrile,CTBN)协同纳米Al2O3、SiO2颗粒与微米MoS2颗粒共混改性环氧树脂,制备了双组分的耐磨高分子合金修补剂材料。采用拉伸、摩擦磨损等试验及SEM等方法测试和分析了该高分子合金修补剂的拉伸强度、显微硬度等基本性能及摩擦学性能,并对其耐磨减摩机理进行了分析。结果表明:该材料的拉伸强度为42.3MPa,拉伸剪切强度为13.8MPa,显微硬度为231.1MPa,摩擦因数为0.17,耐磨性比LY12铝合金提高了50%。     

高速电弧喷涂高碳钢涂层内聚结合强度的评价

热喷涂涂层的内聚结合强度是评价涂层综合性能的重要影响因素之一,但目前尚缺少评价涂层内聚结合强度的试验研究.针对这一问题,提出基于纯涂层的拉伸试验测量方法:首先采用优化的自动化高速电弧喷涂工艺制备了厚度达8 mm的82B高碳钢厚涂层,使用线切割和磨削方法制备出板状纯涂层拉伸试样,通过测量涂层的拉伸力计算涂层内聚结合强度,同时结合应力-应变曲线和断口形貌特征深入分析涂层的结合机理和断裂行为.结果发现:高碳钢涂层的平均内聚结合强度高达130.9 MPa,远远高于涂层/基体界面拉伸结合强度值,且涂层的拉伸断裂表现为典型的脆性断裂特征.     

氢与应力在管道钢氢致断裂中的作用

采用恒载荷拉伸和慢应变速率拉伸实验方法，研究了X80管道钢在空气中拉伸、动态充氢拉伸以及在空气中预应变l％后动态充氢拉伸等实验条件下的断裂过程。结果表明，只有在充氢过程中进行塑性变形才能引起氢致断裂，即塑性变形是氢致断裂的必要条件，氢致断裂过程是氢与应力交互作用的过程。     

铝青铜水下湿法激光焊接焊缝成形与力学性能

为解决湿法焊接焊缝质量不高的问题,对铝青铜材料展开水下湿法激光焊接实验,利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、显微硬度仪、万能试验机分别检测和分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:铝青铜水下湿法焊接会出现大量气孔,水深增加会导致气孔增多,提高焊接速度可以改善焊缝成形质量,通过在基体表面预置自蔓延粉末能够有效减少气孔;焊缝中上部为胞状晶组织,底部为发达的树枝晶;焊缝平均硬度为240 HV,与基体相比提高了50%;拉伸试验试件均断裂在焊缝处,平均拉伸强度为235 MPa,为基体的43%。     

纳米SiO_2增韧改性环氧乙烯基酯树脂的性能研究

为了对环氧乙烯基酯树脂(EVER)进行增韧改性,采用KH570硅烷偶联剂对纳米SiO2进行表面处理,考察了纳米SiO2表面改性及其质量分数对EVER力学性能的影响。经过偶联剂处理的纳米SiO2复合材料在树脂基体中具备更好的分散性和相容性,力学性能明显优于纯EVER材料和未经偶联剂处理的复合材料。纳米SiO2质量分数为3%时,纳米SiO2复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度分别比纯EVER材料提高了42.10%,43.38%和91.91%;纳米SiO2质量分数为4%时,纳米SiO2复合材料的拉伸模量比纯EVER材料提高了34.57%。通过观察冲击断面的SEM照片,分析了纳米SiO2增韧改性的作用机理。结果表明:纳米SiO2增韧改性的关键在于诱发基体产生银纹,使其对裂纹扩展起到钝化、阻碍的作用。     

长贮过程中发动机HTPB推进剂老化机理分析

为揭示固体推进剂在长期贮存过程中的老化机理,解剖了自然贮存19年贴壁浇注的端羟基聚丁二烯橡胶推进剂装药发动机,沿着药柱径向不同位置进行了取样,并采用扫描电镜、能量色散X射线光谱仪、红外吸收光谱、交联密度等多种手段对这些样品进行了测试分析。研究发现：贴壁浇注发动机药柱不同位置推进剂的老化程度不尽相同,越靠近非金属壳体位置,推进剂的老化程度越严重。进一步深入分析表明：除了丁羟胶中双键的氧化断链和端羟基的缩合等影响推进剂老化,铝粉氧化产生的铝离子会催化丁羟胶双键与氯气或水发生加成反应生成■双键和仲醇,而铝离子迁移和分布的不均匀会引起药柱老化的不均匀性。研究结果对推进剂配方设计和防老化措施的研究具有重要意义。     

开孔复合材料层合板的拉伸强度和失效模式分析

为研究纤维编织工艺、铺层角度和孔径大小对开孔复合材料层合板拉伸强度和失效模式的影响规律,选用正交平纹玻纤层合板（WFL）和单向玻纤层合板（UFL）制作0°和45°铺层开孔拉伸试件,随后进行了试验研究;采用 Abaqus 建立基于二维 Hashion 失效准则的渐进损伤仿真模型,并对试验结果进行了对比,分析了试件的损伤机理。研究结果表明：层合板强度随开孔增大而减小,并且这种变化率随孔径增大而增大,45°铺层的层合板的变化率小于0°铺层,WFL 小于 UFL;WFL 的破坏以纤维断裂为主,裂纹垂直于纤维方向,UFL 以基体开裂为主,裂纹沿纤维方向,孔径则对破坏模式无明显影响;0°铺层 WFL 的破坏是由纤维拉伸失效导致,45°的则由纤维拉伸失效和基体拉伸剪切失效共同导致,0°铺层 UFL 由基体压缩失效导致,45°的则由基体拉伸剪切失效导致;拉伸强度的仿真与试验结果最大误差为14．1％,由此验证了仿真计算方法的有效性。     

EG/ATH/协效剂/聚氨酯阻燃复合材料的阻燃和力学性能

为了改善聚氨酯(PU)材料的阻燃性能,首先在PU中加入阻燃剂膨胀石墨(EG)、氢氧化铝(ATH)与阻燃协效剂磷酸三乙酯(TEP)、硼酸锌(ZB)和磷酸硼(BP);然后,通过氧指数仪、垂直燃烧测定装置和电子拉力试验机等表征了材料的性能;最后,用体式显微镜、扫描电子显微镜研究了阻燃材料的微观结构和燃烧后的碳层形貌,分析了材料力学性能下降的原因和燃烧机理。结果表明:随着PU中阻燃剂EG、ATH的添加量的增加,PU的阻燃性能逐渐提高,力学性能却逐渐减弱;TEP、ZB、BP对EG/ATH/PU体系的阻燃性能的协效作用明显,其中TEP协效作用最明显;综合考虑力学性能和阻燃性能,EG/ATH/协效剂/PU的最优配方为10gEG/50gATH/5gTEP/100gPU,其氧指数为34.3%,阻燃等级为V-0,拉伸强度为1.95MPa,断裂伸长率为140%。     

准陶瓷Cf/SiC复合材料的制备

采用热重-差热(TG-DTA)、红外(IR)等分析测试手段,研究了聚碳硅烷(PCS)的裂解及化学转化过程,从理论上验证了先驱体聚碳硅烷(PCS)600℃裂解产物的准陶瓷特性.先驱体聚碳硅烷在600℃呈现一种半有机、半无机状态,其产物具有准陶瓷的特征,在大约750℃出现无机化转变高峰,固称其为准陶瓷.以碳布、准三维编织体、三维编织体为增强体,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺在600℃制备了碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)准陶瓷基复合材料.结果表明,以三维编织体增强的准陶瓷Cf/SiC复合材料获得了较理想的结构、性能,所制备3D-Cf/SiC复合材料密度仅有1.27g/cm3,弯曲强度达到193.69MPa,室温拉伸强度为197.69MPa,600℃拉伸强度为167.33MPa.复合材料断口形貌分析表明,在低温600℃制备的准陶瓷Cf/SiC复合材料呈现明显的韧性断裂特征.     

一种Cu基自蔓延焊笔焊接Q235和45钢焊缝的组织与性能

利用研制的一种可焊接6～10 mm厚钢结构件的Cu基自蔓延焊笔,焊接了10 mm厚的Q235钢和45钢,研究了其焊缝的组织形貌和性能,发现焊缝与基体间存在熔合区,焊缝属于熔焊焊接.焊缝的拉伸强度达282 MPa,弯曲强度达628 MPa,冲击韧度为46.43 J/cm2;焊缝显微硬度达HV0.1230,熔合区显微硬度达HV0.1255.6,高于基体热影响区的硬度.     

考虑节点自修复能力的C2关系网络毁伤特性研究

针对指挥控制关系网络受到攻击时节点及网络毁伤程度的量化评价问题,首先形式化定义了攻击强度和节点自修复能力函数,在此基础上,分别给出了网络中节点无自修复能力和自修复能力随时间变化时的节点毁伤模型。最后通过仿真计算,得到了节点的失效过程描述以及随机攻击和选择性攻击两种不同攻击目标选择方式下网络效率随攻击时间的变化关系。     

固体推进剂的粘弹性损伤分析及有关理论探讨(中文摘要)

作为一种燃料,复合固体推进剂(以下简称推进剂)为火箭提供巨大的动力。由推进剂制成的药柱必须有足够的强度和耐久性,以防止在貯存、运输及运行过程中发生破损。因此,在药柱的研制、设计中需要了解和掌握推进剂的力学性能,进行各种工况下药柱的结构完整性分析以及作必要的强度、刚度或稳定性计算和寿命预测。推进剂材料是由高分子基体和固体颗粒(含量86～90%)混合而成,其力学性能依赖于时间、温度及加载和变形历史。在变形过程中还件随有微孔穴、微裂纹的萌生、演变、聚结以及分子链、键断裂等损伤现象,其宏观表象相当复杂。对这类材料的力学性     

煅烧高岭土对磷酸钾镁水泥性能的影响

采用煅烧高岭土等量取代磷酸钾镁水泥(MKPC)的方法研究了煅烧高岭土对MKPC凝结时间、流动度、强度、水化热和早期收缩的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)对水化产物进行了分析。结果表明:煅烧高岭土降低了MKPC的凝结时间、流动度和强度,为保证施工时间和良好流动度,其质量分数应控制在10%左右;煅烧高岭土可以降低放热量和放热速率,减少其早期收缩,会影响MKPC的水化过程,但不会影响水化产物的种类和结晶程度。