塑性材料的案例
第三屆熱塑性復合材料國際研討會-江蘇君華特塑攜連續(xù)CF/PEEK熱塑性復合材料參加
第三屆熱塑性復合材料國際研討會
江蘇君華特塑攜連續(xù)CF/PEEK熱塑性復合材料參加
2021年11月25上午，第三屆熱塑性復合材料國際研討會在上海拉開帷幕，以“高性能熱塑性復合材料助力中國大飛機輕盈翱翔”為會議主題。來自國內外行業(yè)企事業(yè)單位、大學及科研院所的代表200余人參加會議，其中171位代表來到與會現(xiàn)場。
研討會由中國商飛、中航復合材料有限責任公司、四川大學、北京航空航天大學、中航工業(yè)五家單位共同主辦，由國際先進材料與制造工程學會（SAMPE）北京分會承辦。
01、CFRTP研討會
▲ 開幕式主持人：肖輝江主任，中國商飛
中國商飛肖會江主任發(fā)表開幕式祝詞。肖主任表示，熱塑性復合材料已成功應用于A380、A350等飛機的機翼前緣、機身連接角片等結構，近年來逐漸向主承力、大部件等結構驗證快速發(fā)展，熱塑性復合材料、設計和工藝技術的突破也日新月異，應用前景廣闊。
▲ 楊洋研究員，中國商飛，熱塑性復合材料制造工藝及應用
肖主任指出：“熱塑性復合材料是一個涉及到專用樹脂、專用纖維、專用裝備、預浸料制備、復材成型、制件連接、結構設計、壽命預測以及部件回收的一個巨大產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡，任何的單點突破都不足以推動整個產(chǎn)業(yè)鏈的前進。因此，只有產(chǎn)業(yè)鏈上下游單位攜手，共同努力，產(chǎn)學研共同融合，才能實現(xiàn)我國高性能熱塑性復合材料的整體發(fā)展，助力中國大飛機輕盈翱翔。”
中國商飛劉傳軍博士、中國科學院大連化學物理研究所周光遠博士、GKN航空FOKKER航空結構公司民用航空機身全球研發(fā)主任安特·奧弗瑞葛博士做特邀報告。
展開 高性能熱塑性復合材料在航空發(fā)動機短艙上的應用
圖1 空客A350熱塑性復合材料機身卡箍
圖2 空客H–160直升機熱塑性復合材料槳轂中央件
在航空發(fā)動機領域，熱塑性復合材料雖無法滿足渦輪盤等熱端部件的使用要求，但在發(fā)動機冷端部件及短艙結構上具有廣闊的應用空間。目前，國外廠商已經(jīng)在吊掛、進氣道降噪聲襯等部位使用大量熱塑性復合材料，并有 GKN 航空福克公司的專家認為在風扇罩上可以借鑒飛機經(jīng)驗應用熱塑性復合材料，如圖 3 所示。
圖3 熱塑性復合材料在航空發(fā)動機短艙上的應用
1. 高性能熱塑性復合材料及其成型工藝
目前航空結構中使用的復合材料絕大多數(shù)采用環(huán)氧、雙馬、聚酰亞胺等熱固性樹脂作為基體。與熱固性樹脂基復合材料相比，熱塑性樹脂基復合材料具有下列優(yōu)勢：
（1）經(jīng)合理優(yōu)化凝聚態(tài)結構的熱塑性基體具有較高的基體韌性，熱塑性樹脂基復合材料耐疲勞性能好，沖擊損傷阻抗和損傷容限都比熱固性樹脂基復合材料高。
（2）孔隙率低，吸濕率低，耐環(huán)境性能好。
（3）成型過程為熔融 – 固結的物理過程，沒有固化反應，因此可重復成型和焊接成型，成型周期短、效率高、可修補。
（4）熱塑性預浸料可以室溫儲存，且有近乎無限的儲存期。
經(jīng)過多年的技術積累，國外已逐步建立起熱塑性復合材料完整的技術體系，主要供應商包括荷蘭的TenCate、美國的 Cytec 等公司，近年來，德國 Evonik 公司以及日本 Teijin 公司也陸續(xù)開發(fā)了熱塑性復合材料體系。
展開 連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料工藝及應用
來源：SAMPE
作者：姚志佳
一、概述
連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料由于其輕質、高剛度、高韌性等特性，在汽車工業(yè)，航空航天，軍工，電子等諸多領域已經(jīng)廣泛的應用。連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）是以連續(xù)纖維作為增強材料，以熱塑性樹脂為基體，通過將熱塑性樹脂熔融浸漬的工藝制造的高強度、高剛性、高韌性的復合材料。可選用的增強材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、植物纖維、以及玄武巖纖維。可以選用的樹脂基體有PP、PE、PA6、PA66、PC、PET、TPU、PPS、PEEK等。根據(jù)產(chǎn)品性能及成型要求的不同，增強材料的形態(tài)可以是單向的，也可以是織物。
盡管短纖維和長纖維熱塑性復合材料占整個熱塑性復合材料市場的主導地位。但由于連續(xù)纖維獨特的特點，近年來國際上連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料市場仍然保持著快速增長，國外行業(yè)巨頭也正將連續(xù)纖維增強的熱塑性復合材料及相關企業(yè)作為重點開發(fā)方向和并購的首選標的。其中朗盛收購了德國Bond-Laminates、三菱收購QPC、東麗公司收購荷蘭的Tencate；而韓華、巴斯夫、科思創(chuàng)、英力士等化工巨頭也都推出了相應的連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料。
目前，掌握連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料技術的企業(yè)主要集中在德國、荷蘭、英國、美國等少數(shù)歐美國家。我國有部分企業(yè)掌握了一部分連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的技術，但是在連續(xù)纖維增強特種工程塑料復合材料方面，我國與國外依舊存在非常大的差距。
展開 連續(xù)纖維增強高性能熱塑性復合材料 應用現(xiàn)狀
此外，在飛行器服役過程中的沖擊載荷、高低溫環(huán)境、濕熱環(huán)境等均對復合材料的使用提出了較高的要求。連續(xù)纖維增強高性能熱塑性復合材料（CF/PEEK，CF/PPS等），相比于傳統(tǒng)熱固性復合材料，具有更明顯的性能優(yōu)勢，滿足航空領域應用的多種需求。隨著國外基礎研究的深入和工業(yè)制造能力的提升，以及材料成本和制造成本的降低，近年來CF/PEEK熱塑性復合材料憑借優(yōu)異的性能開始在眾多領域開展應用研究。目前，處于研究階段的部件主要集中在航空、航天、船舶、石油以及高端民用制造領域。部分已經(jīng)應用和正在科研攻堅的部件如圖5所示，這些應用和研究進展表明連續(xù)纖維增強高性能熱塑性復合材料，尤其是CF/PEEK熱塑性復合材料的廣闊前景。
圖5 CF/PEEK熱塑性復合材料已經(jīng)應用和正在研發(fā)的部件實例
（a）衛(wèi)星支架或蒙皮；（b）機翼前緣；（c）彈艙門；（d）發(fā)動機機匣和風扇葉片；（e）直升機旋翼槳轂和起降支承；（f）采油管道
國內對于連續(xù)纖維增強高性能熱塑性復合材料制件的結構設計與應用尚處于起步階段，高性能熱塑性復合材料的上游材料即高性能熱塑性預浸料的批量化生產(chǎn)尚屬空白，追趕國外高性能熱塑性復合材料設計和制造技術，積累國內熱塑性復合材料設計和制造經(jīng)驗仍是當前研究的重要內容。
原文出處：
連續(xù)纖維增強高性能熱塑性樹脂基復合材料的制備與應用（點擊“題目”可鏈接全文）
肇 研，劉寒松
2020, 48(8): 49-61
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000209
展開 
Simright 2018.08.24更新:支持彈塑性材料非線性分析功能！
https://www.simright.com/zh/blogs/simright-2018-08-24-tansuoxing/
更新語錄許多金屬在小應變時表現(xiàn)出近似線彈性的特性，此時材料的彈性模量為常數(shù)，而在高應力或應變情況下，金屬開始表現(xiàn)出非線性、非彈性的行為，我們通常稱之為塑性。本周Simright新增了彈塑性材料非線性分析功能，可在材料屬性界面選擇是否激活該功能。本次更新共有4項改進和修復，歡迎大家體驗，多提建議！希望大家支持云端CAE，支持Simright！
2018.8.18-2018.8.24
Simulator (在線仿真計算軟件)
1.新增：支持彈塑性材料非線性分析
支持在材料屬性頁面激活彈塑性材料非線性分析功能。
2.修復：打開他人項目后可以排除模型的部件
修復了在公開項目列表中打開他人項目后可以排除模型部件的問題。
Toptimizer(在線拓撲優(yōu)化軟件）
1.新增：支持彈塑性材料非線性分析
支持在材料屬性頁面激活彈塑性材料非線性分析功能。
2.修復：打開他人項目后可以排除模型的部件
修復了在公開項目列表中打開他人項目后可以排除模型部件的問題。
⊙歡迎加入Simright QQ群：576512506
產(chǎn)品使用請訪問：www.simright.com
展開 索爾維車用熱塑性復合材料大批量生產(chǎn)計劃
索爾維車用熱塑性復合材料大批量生產(chǎn)計劃。索爾維同多家合作伙伴創(chuàng)建了一個工業(yè)熱塑性塑料的研究組織，這是該行業(yè)第一個專注于開發(fā)材料和工藝技術的私人聯(lián)盟，以促進汽車市場乃至航空航天的熱塑性產(chǎn)品大批量生產(chǎn)。索爾維同合作伙伴承諾進行長達三年的合作，用以鞏固他們的專業(yè)知識、生產(chǎn)能力和原料資源，并提供可持續(xù)流動性的解決方案。
索爾維：車用熱塑性復合材料大批量生產(chǎn)計劃
索爾維宣稱將專注于采用工業(yè)化生產(chǎn)和加速擴大汽車行業(yè)及航空航天領域的市場占有率。該聯(lián)盟的成員希望專注于更廣泛的熱塑性材料和工藝，并將操作用于將新材料加工成帶材和熱塑性復合材料的設備。所有的機器將被安置在奧格斯堡并將開放供聯(lián)盟公司使用。通過獨特的私人聯(lián)盟支持需求驅動與決策，以最大限度地提高客戶的利益。
?索爾維集團是一家總部位于比利時首都布魯塞爾的跨國性化工集團，在全球55個國家擁有約29,100名員工。索爾維集團的產(chǎn)品被廣泛應用于各行業(yè)領域，旗下90%的銷售產(chǎn)品位居全球前三甲。索爾維在稀土、工程塑料、聚酰胺及功能化學品、基礎化學品、特種化學品、特種聚合物、新興生物化學等業(yè)務領域均占據(jù)重要地位。
??熱塑性樹脂基復合材料是20世紀80年代發(fā)展起來的，主要有長纖維增強粒料、連續(xù)纖維增強預浸帶和玻璃纖維氈增強型熱塑性復合材料。隨著熱塑性樹脂基復合材料技術的不斷成熟以及可回收利用的優(yōu)勢，該品種的復合材料發(fā)展較快，歐美發(fā)達國家熱塑性樹脂基復合材料已經(jīng)占到樹脂基復合材料總量的30%以上。
?熱塑性樹脂復合材料以注射件居多，應用產(chǎn)品有管件、閥門、葉輪、軸承、電器及汽車零件、擠出成型管道、模壓制品、汽車踏板、座椅等。玻璃纖維增強聚丙烯在汽車中的應用包括通風和供暖系統(tǒng)、空氣過濾器外殼、變速箱蓋、座椅架、擋泥板墊片、傳動皮帶保護罩等。
?
展開 索爾維車用熱塑性復合材料大批量生產(chǎn)計劃
我國對于熱塑性樹脂復合材料的研究開始于20世紀80年代末期，近十年來取得了快速發(fā)展，產(chǎn)量約占樹脂基復合材料總產(chǎn)量的17%，所用的基體材料仍以PP、PA為主，增強材料以玻璃纖維為主，少量為碳纖維，在熱塑性復合材料方面未能有更多重大突破，與發(fā)達國家尚有差距。
熱塑性復合材料首次用于戰(zhàn)斗機
日前，GKN Aerospace公司向貝爾直升機公司（Bell Helicopter）的V-280 Valor傾轉旋翼戰(zhàn)斗機交付了一對采用熱塑性復合材料制造，經(jīng)感應焊接而成的蝶形尾翼（V型尾翼）方向升降舵（Ruddervators），以及兩個由回收熱塑性復合材料經(jīng)模壓成型工藝制造的蓋板。
GKN Aerospace公司已為貝爾V-280 Valor機型設計并制造了全熱固性復合材料的蝶形尾翼。最新開發(fā)的熱塑性復合材料方向升降舵（用來對蝶形尾翼的翼面進行控制）和蓋板部件是為計劃于今年進行的飛行測試專門生產(chǎn)的示范件。GKN表示，V-280將成為全球首架應用熱塑性復合材料的軍用飛機。
“我們非常榮幸能在全球率先將熱塑性復合材料的前沿技術應用到最先進的V-280 Valor戰(zhàn)斗機的飛行測試中，”GKN Aerospace公司首席執(zhí)行官John Pritchard表示。
玻璃纖維展會https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16020.html
兩件模壓蓋板部件的原材料，由生產(chǎn)方向升降舵所產(chǎn)生的廢料經(jīng)回收處理獲得，相關技術由荷蘭Saxion大學的熱塑性預浸料模壓循環(huán)研究項目組開發(fā)。GKN為該項目的參與單位之一。
據(jù)報道，熱塑性復合材料技術在軍機平臺上的使用將為其在國防軍工領域的應用創(chuàng)造更多的機會，同時，這也預示著，熱塑性復合材料將在重量、成本、生產(chǎn)周期和環(huán)境影響方面展現(xiàn)更大的優(yōu)勢。
除了示范項目之外，GKN的全球設計團隊表示其還將協(xié)助貝爾公司對蝶形尾翼進行進一步的設計優(yōu)化。
展開 熱塑性碳纖維復合材料優(yōu)勢比較及應用展望
通過碳纖維無人機、大型碳纖維輥軸、碳纖維機械臂等熱固性碳纖維復合材料產(chǎn)品在新工業(yè)領域建立地位的無錫智上新材料科技有限公司，計劃在三年內，調整企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構，將熱塑性碳纖維復合材料作為重點發(fā)展對象，大力推進碳纖維增強PEEK、PI、PPS等熱塑性碳纖維復合材料在高端醫(yī)療、精密機械、軌道交通和航空航天等領域的應用。
從短期看，碳纖維熱塑性復合材料的大批量市場應用尚未成熟，還有大面積的應用市場有待開發(fā)，但是隨著碳纖維熱塑性復合材料制品在工藝及質量穩(wěn)定性、產(chǎn)品系列化、規(guī)格化與國外同類技術水平等方面差距的不斷縮小，相信只要緊密圍繞新興產(chǎn)業(yè)的巨大需求，抓住發(fā)展機遇，持續(xù)推進原料生產(chǎn)技術進步，加大碳纖維熱塑性復合材料體系、加工工藝、應用水平的研究，提高對系列化產(chǎn)品開發(fā)、市場培育等環(huán)節(jié)的支持力度，國內的碳纖維熱塑性復合材料產(chǎn)業(yè)必將迎來一個新的發(fā)展階段。
（來源：復合材料先行者）
展開 材料本構彈塑性力學知識一
彈性力學和塑性力學時固體力學的兩個重要分支。
固體力學
研究固體材料及其構成的物體結構在外部干擾(載荷\溫度\變化等)下的力學響應的科學.按不同的研究對象區(qū)分為不同的學科分支.
彈性力學：
研究固體材料及由其構成的物體結構在彈性變形階段的力學行為,包括外部干擾下彈性物體的內力【應力】,變形【應變】和位移以及與之相關的原理\理論和方法。
塑性力學：
則研究他們在塑性變形階段的力學響應。
彈性和塑性的區(qū)別與聯(lián)系：
大多數(shù)材料都同時具有彈性和塑性性質,當外載較小時,材料呈現(xiàn)為彈性的或者基本彈性的;當荷載漸漸增加時,材料將進入塑性變形階段,即材料的行為呈現(xiàn)塑性的.所謂彈性和塑性,只是材料力學性質的流變學分類法中兩個典型性質或理想模型；同一種材料在不同條件下可以主要表現(xiàn)為彈性的或塑性的。因此,所謂彈性材料或彈性物體是指在一定條件下主要呈現(xiàn)彈性性質的材料或物體。
展開 熱塑性CF/PEEK碳纖維復合材料優(yōu)勢及應用展望
碳纖維材料是在上世紀六十年代末才首次投入市場，我國掌握碳纖維材料生產(chǎn)技術也是近十年的事情，但碳纖維材料憑借其獨特的性能優(yōu)勢——高強度、高模量、耐磨、電性能、不易發(fā)生蠕變和疲勞、X射線透過性好、尺寸穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕、耐高溫等特點，成為性能廣、用途多的增強纖維之一，廣泛用于航空航天、軍工設備、精密儀器、醫(yī)學等各個領域。
熱塑性復合材料自開發(fā)以來，受到各國越來越多的重視，相關的研究及應用都十分活躍。航天、航空、汽車制造、石油化工、電子半導體等領域均是熱塑性復合材料應用和發(fā)展速度較快的領域。特別是近10年來，每年的消費量均以25%的速度增長，發(fā)展速度比熱固性復合材料高數(shù)倍。
與熱固性碳纖維復合材料相比，熱塑性碳纖維復合材料具有以下的應用優(yōu)勢：韌性比較高、損傷容限大、介電常數(shù)比較好、維修方便、有類似于金屬的加工特性、成本低等優(yōu)點。從制作工藝角度看，熱塑性碳纖維復合材料的原材料儲存期不受限制、不需低溫貯存、成型加工周期比較短、成型不需要熱壓罐等大型專用設備，尤其是它所具有的良好的可循環(huán)性、可回收、可重復利用和不污染環(huán)境等特性很好地適應了當今世界對材料產(chǎn)業(yè)所提出的環(huán)保要求。
因此，過去以熱固性碳纖維復合材料制品為主要方向的下游廠商開始轉變目光，把更多的資源傾向于發(fā)展熱塑性碳纖維復合材料制品方面。愈來愈多的新材料公司將熱塑性碳纖維復合材料作為重點發(fā)展對象，大力推進碳纖維增強PEEK、PI、PPS等熱塑性碳纖維復合材料在高端醫(yī)療、精密機械、軌道交通和航空航天等領域的應用。
展開 
熱塑性復合材料首次用于戰(zhàn)斗機
日前，GKN Aerospace公司向貝爾直升機公司（Bell Helicopter）的V-280 Valor傾轉旋翼戰(zhàn)斗機交付了一對采用熱塑性復合材料制造，經(jīng)感應焊接而成的蝶形尾翼（V型尾翼）方向升降舵（Ruddervators），以及兩個由回收熱塑性復合材料經(jīng)模壓成型工藝制造的蓋板。
GKN Aerospace公司已為貝爾V-280 Valor機型設計并制造了全熱固性復合材料的蝶形尾翼。最新開發(fā)的熱塑性復合材料方向升降舵（用來對蝶形尾翼的翼面進行控制）和蓋板部件是為計劃于今年進行的飛行測試專門生產(chǎn)的示范件。GKN表示，V-280將成為全球首架應用熱塑性復合材料的軍用飛機。
“我們非常榮幸能在全球率先將熱塑性復合材料的前沿技術應用到最先進的V-280 Valor戰(zhàn)斗機的飛行測試中，”GKN Aerospace公司首席執(zhí)行官John Pritchard表示。
玻璃纖維格柵https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16012.html
兩件模壓蓋板部件的原材料，由生產(chǎn)方向升降舵所產(chǎn)生的廢料經(jīng)回收處理獲得，相關技術由荷蘭Saxion大學的熱塑性預浸料模壓循環(huán)研究項目組開發(fā)。GKN為該項目的參與單位之一。
據(jù)報道，熱塑性復合材料技術在軍機平臺上的使用將為其在國防軍工領域的應用創(chuàng)造更多的機會，同時，這也預示著，熱塑性復合材料將在重量、成本、生產(chǎn)周期和環(huán)境影響方面展現(xiàn)更大的優(yōu)勢。
除了示范項目之外，GKN的全球設計團隊表示其還將協(xié)助貝爾公司對蝶形尾翼進行進一步的設計優(yōu)化。
展開 熱塑性復合材料如何幫助航空航天OEM保持領先地位
該公司成立于2017年，旨在建立新的供應鏈，以滿足不斷增長的需求，并推動航空航天用熱塑性復合材料的增長。TxV Aerospace匯集了威格斯在高性能熱塑性材料創(chuàng)新和專業(yè)技術領域超過35年的經(jīng)驗，以及Tri-Mack成熟的熱塑性復合材料工程和制造專業(yè)知識。
在航空業(yè)面臨對性能和效率需求日益增長，以及生產(chǎn)訂單積壓的情況下，制造商正通過對復合材料和工藝的創(chuàng)新取得成功。這促進了提供長期燃料和效率增益的能力，并提高了生產(chǎn)線效率，以滿足日益增長的飛行消費需求。
轉載聲明
本文內容轉載于復材應用技術網(wǎng)，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本公眾號贊同其觀點和對其真實性負責。如涉及作品內容、版權和其它問題，請及時與本公眾號聯(lián)系，我們將在第一時間刪除內容！
展開 Ls-Dyna中MAT24（分段線性塑性材料/彈塑性材料）
碰撞模擬中最常用的彈塑性材料。卡片參數(shù)設置如下：
MID：材料標識；
RO：質量密度；
E：楊氏模量；
PR：泊松比；
SIGY：屈服應力；
ETAN：切線模量；
FAIL：失效標識；
TDEL：自動單元刪除的最小時間步長；
C：應變率參數(shù)C；
P：應變率參數(shù)P；
LCSS：負載曲線或者表格ID；
LCSR：應變率變化曲線對屈服應力影響的表格ID；
VP：應變率公式；
EPS1-EPS8：有效塑性應變值；
ES1-ES8：EPS1-EPS8對應額屈服應力值；
江蘇君華特塑CF/PEEK熱塑性復合材料榮獲材料類SAMPE中國創(chuàng)新入圍獎
基于君華特塑多年來在聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亞胺（PI）樹脂、型材及制品的應用開發(fā)經(jīng)驗，未來在高性能熱塑性CF/PEEK復合材料板材產(chǎn)品的結構、外觀、工藝及選材設計方面會加速發(fā)展，并且通過向市場及潛在客戶宣傳CF/PEEK熱塑性復合材料相比于傳統(tǒng)熱固性復合材料以及合金的特性優(yōu)點來拓寬應用市場，占據(jù)更多的市場份額，同時需要調研鋪絲鋪帶、連續(xù)纖維纏繞成型及預浸料連續(xù)成型等工藝設備，建立更加完善的復合材料品質檢測控制手段。以創(chuàng)新為內在驅動CF/PEEK高性能熱塑性復合材料產(chǎn)業(yè)及應用進程！
展開 