發(fā)布時間：2021-10-17 07:12

　　圍繞新型織物增強形狀記憶復(fù)合材料空間可展桁架,總結(jié)了材料研制、結(jié)構(gòu)制備、形狀記憶行為、多尺度力學(xué)模型和地面試驗的相關(guān)研究進展�？烧硅旒芸v桿為織物增強復(fù)合材料制成的薄壁管,復(fù)合材料是將二維碳纖維織物添加到環(huán)氧形狀記憶樹脂中制備而成,通過調(diào)整基體樹脂和固化劑的配比可控制材料的形狀記憶性能�；谙嘧兝碚摌�(gòu)建了形狀記憶本構(gòu)模型,并應(yīng)用三點彎曲試驗驗證。通過微觀、細觀、宏觀多尺度方法,計算了復(fù)合材料的均勻ABD剛度矩陣,依據(jù)Kirchhoff假設(shè)推導(dǎo)了薄壁管等效空間梁單元。搭建地面技術(shù)演示平臺,驗證形狀記憶可展桁架單元收納比達到50:1,形狀恢復(fù)率約為100%。 

【文章來源】：機械工程學(xué)報. 2020,56(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

環(huán)氧SMP的DMA曲線圖

圖2顯示了不同樣品的斷裂伸長率和橡膠態(tài)模量。由于試樣4交聯(lián)密度較高，因此伸長率較低(40%)、模量較高(14 MPa)。試樣3的伸長率和模量與試樣4相似，材料性質(zhì)變化不大。當兩種單體的摩爾比例小于1.67時，伸長率隨著摩爾比例的下降顯著增加，模量變化趨勢相反。值得特別注意的是，交聯(lián)密度最低的試樣1具有最小的模量(4 MPa)和最大的伸長率(111%)。圖3定性地顯示了環(huán)氧SMP材料的形狀記憶性能。在圖3a中，從左到右分別是試樣1到試樣4。增加溫度到所有材料的Tg值以上時，施加一定的外力后樣品扭曲變形。在保持外力的情況下降溫至室溫，撤去外力，所有樣品固定臨時形狀，見圖3b。將樣品浸入到60℃水浴中，試樣1在5s后恢復(fù)，其他樣品保持不變。當水浴溫度達到70℃時，試樣2恢復(fù)。隨著水浴溫度進一步上升到80℃，試樣3在5 s內(nèi)恢復(fù)，試樣4在20 s內(nèi)恢復(fù)。所有樣品的形狀記憶性能測試進一步總結(jié)在表1中，所有樣品的Rf都高于99%,Rr都高于97%，環(huán)氧SMP都具有良好的形狀記憶性能。

圖3定性地顯示了環(huán)氧SMP材料的形狀記憶性能。在圖3a中，從左到右分別是試樣1到試樣4。增加溫度到所有材料的Tg值以上時，施加一定的外力后樣品扭曲變形。在保持外力的情況下降溫至室溫，撤去外力，所有樣品固定臨時形狀，見圖3b。將樣品浸入到60℃水浴中，試樣1在5s后恢復(fù)，其他樣品保持不變。當水浴溫度達到70℃時，試樣2恢復(fù)。隨著水浴溫度進一步上升到80℃，試樣3在5 s內(nèi)恢復(fù)，試樣4在20 s內(nèi)恢復(fù)。所有樣品的形狀記憶性能測試進一步總結(jié)在表1中，所有樣品的Rf都高于99%,Rr都高于97%，環(huán)氧SMP都具有良好的形狀記憶性能。試樣1的高應(yīng)變形狀記憶性能如圖4所示。將環(huán)氧SMP制成如圖4a所示的緊密彈簧，彈簧可被拉為臨時形狀，并且能夠恢復(fù)至初始形狀。圖4b顯示的是一個正方形樣品，該樣品可沿中線折疊，折疊三次后樣品未破壞，且樣品可完全恢復(fù)。為了驗證高應(yīng)變環(huán)氧SMP的穩(wěn)定性，采用上述方法測試了制成兩個月后的樣品變形-恢復(fù)性能，該樣品形狀記憶性能沒有明顯變化，說明高應(yīng)變形狀記憶環(huán)氧SMP在觀測時間內(nèi)性能穩(wěn)定。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]織物復(fù)合材料空間可展桁架模態(tài)試驗與分析[J]. 張祎貝,高冀峰,陳務(wù)軍,張大旭,房光強,曹爭利,彭福軍.  振動與沖擊. 2018(17)
[2]基于廣義Maxwell模型的形狀記憶聚合物力學(xué)本構(gòu)[J]. 樊鵬玄,陳務(wù)軍,趙兵,胡建輝,張大旭,房光強,彭福軍.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2018(08)
[3]形狀記憶聚合物復(fù)合材料可展開結(jié)構(gòu)的研究進展[J]. 任天寧,朱光明,聶晶.  航空材料學(xué)報. 2018(04)
[4]環(huán)氧形狀記憶聚合物的熱力學(xué)性能試驗研究[J]. 王麗君,陳務(wù)軍,樊鵬玄,張大旭,房光強,曹爭利.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(11)
[5]盤繞式伸展臂收納過程理論分析與數(shù)值模擬[J]. 樊鵬玄,陳務(wù)軍,趙兵.  工程力學(xué). 2018(03)
[6]4D打印形狀記憶聚合物材料的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]. 魏洪秋,萬雪,劉彥菊,冷勁松.  中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2018(01)
[7]形狀記憶環(huán)氧樹脂及其四枚緞紋碳纖維織物增強環(huán)氧樹脂的動態(tài)力學(xué)性能[J]. 游晉,房光強,陳務(wù)軍,王麗君,曹爭利,彭福軍.  復(fù)合材料學(xué)報. 2017(06)
[8]形狀記憶四枚緞紋編織復(fù)合材料拉伸力學(xué)性能試驗研究[J]. 康雄建,房光強,張大旭,陳務(wù)軍,曹爭利,彭福軍.  上海航天. 2016(05)
[9]電動車輕量化復(fù)合材料車身骨架多尺度分析[J]. 朱國華,成艾國,王振,雷發(fā)桂.  機械工程學(xué)報. 2016(06)
[10]盤繞式空間伸展臂連續(xù)縱桿大轉(zhuǎn)角純彎曲試驗[J]. 張金龍,陳務(wù)軍,張大旭,彭福軍,房光強.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2015(06)



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