復(fù)合的案例
主動(dòng)變形智能復(fù)合材料設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告
主動(dòng)變形智能復(fù)合材料
設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告
主動(dòng)變形智能復(fù)合材料
設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告 ￥19.89
在通電條件下，MFC發(fā)生電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料發(fā)生變形。主動(dòng)變形智能復(fù)合材料的變形能力與MFC的性能、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的厚度、鋪層方向等因素有關(guān)。復(fù)合材料的優(yōu)勢是其結(jié)構(gòu)包括鋪層的可設(shè)計(jì)性，因此，需進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)及變形模擬方面的工作，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。
二、研究內(nèi)容
本項(xiàng)目以復(fù)合材料層合板+MFC復(fù)合后的材料為研究對象，以復(fù)合材料層合板的力學(xué)性能、MFC的基本性能為輸入，以復(fù)合材料層合板+MFC復(fù)合后的材料最大彎曲角度為2°為目標(biāo)，進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關(guān)系，篩選出優(yōu)化的鋪層和厚度，為下一步進(jìn)行縮比典型試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)和研制提供理論指導(dǎo)。
展開 爆炸復(fù)合板 VS 軋制復(fù)合板
金屬復(fù)合板的基層材料可以選用Q235B、Q235R、Q345R、15CrMoR等。覆層材料：奧氏體不銹鋼、2205、2507、904L、254SMO、AL6XN、鈦及鈦合金、鎳及鎳基合金、銅、鋯、鉭,其中鋯復(fù)合板和鉭復(fù)合板需要設(shè)置過渡層，比如鉭鋯鈦鋼復(fù)合板：Ta1/R60702/TA1/Q345R，廣泛應(yīng)用于高濃度的硫酸和硝酸。理論上說，一切有延展性的特種金屬均可都用來制作復(fù)合板。金屬復(fù)合板已在石油化工、煤化工、氟化工、精細(xì)化工、醋酸醋酐、PTA、氯堿、制鹽、冶金、醫(yī)藥、電力等領(lǐng)域大量應(yīng)用。金屬復(fù)合板是怎樣制作的呢？工業(yè)化生產(chǎn)金屬復(fù)合板主要有兩種方法：爆炸復(fù)合和軋制復(fù)合。
（一）爆炸復(fù)合式
爆炸復(fù)合板的生產(chǎn)工藝是將復(fù)合層重疊置于基板上，復(fù)合層和基板之間間隔出一定的距離。復(fù)合層上面平鋪炸-藥，點(diǎn)燃炸-藥爆炸的能量，使得上層復(fù)合層高速撞擊下基板，瞬間產(chǎn)生高溫高壓使兩種材料的界面實(shí)現(xiàn)固相冶金式焊接結(jié)合。理想狀態(tài)下，界面的每平方毫米的剪切強(qiáng)度可達(dá)400 Mpa，足以用作后續(xù)設(shè)備加工需求。爆炸復(fù)合板的生產(chǎn)一般在戶外偏遠(yuǎn)工場進(jìn)行，由于炸藥工作特性，對于天氣有一定要求。這是影響其效率的一個(gè)因數(shù)。
（二）軋制復(fù)合式
軋制復(fù)合板工藝是以基板和復(fù)合層處于物理純凈狀態(tài)，使用中厚板軋機(jī)或熱連軋機(jī)軋制生產(chǎn)。在軋制過程中兩種金屬擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)完全的冶金結(jié)合。當(dāng)然為了提高復(fù)合界面的潤濕效果，提高結(jié)合強(qiáng)度，在界面的物理化學(xué)處理方面還要采取一系列技術(shù)措施。軋制工藝使得復(fù)合板實(shí)現(xiàn)連續(xù)化規(guī)模化生產(chǎn)，不受天氣限制，生產(chǎn)效率高，成本低，產(chǎn)品幅面大是它的主要特點(diǎn)。
（三）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
以上兩種復(fù)合板制造方法都執(zhí)行NB/T 47002-2019 壓力容器用爆炸焊接復(fù)合板標(biāo)準(zhǔn)。
（四）爆炸復(fù)合特點(diǎn)
爆炸復(fù)合與軋制復(fù)合板各自的工藝特點(diǎn)如何呢？
展開 一文帶你了解復(fù)合材料：復(fù)合材料的種類、加工及應(yīng)用
什么是復(fù)合材料？
復(fù)合材料在某些應(yīng)用中是鋁、鈦和鋼的合適替代品，因?yàn)樗鼈冎亓枯p、性能好、低碳和低能耗。復(fù)合材料可分為紡織復(fù)合材料、綠色復(fù)合材料、生物復(fù)合材料和混合復(fù)合材料。在所有類型的復(fù)合材料中，綠色復(fù)合材料因其環(huán)境友好性、可持續(xù)性和在不同環(huán)境中可完全生物降解，不留下任何有毒殘留物而吸引了相當(dāng)大的興趣。此外，監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)規(guī)定了嚴(yán)格的指導(dǎo)方針和立法，以停止生產(chǎn)對環(huán)境有害的材料。在復(fù)合材料行業(yè)中，有幾個(gè)全球參與者使用不同的加工技術(shù)進(jìn)行運(yùn)作。這些主要參與者正在與研究人員合作，尋找新的方法來提高材料的質(zhì)量和生產(chǎn)能力，同時(shí)降低產(chǎn)品的價(jià)格。復(fù)合材料的市場正在迅速增長，預(yù)計(jì)從2017年到2025年將增長10%。復(fù)合材料市場的領(lǐng)導(dǎo)者是美洲、亞太、歐洲、中東和非洲。
聚合物復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、建筑和包裝等領(lǐng)域;他們的市場正在迅速增長。人造纖維如玻璃纖維和碳纖維已被用作增強(qiáng)材料，以提高聚合物復(fù)合材料的性能。然而，結(jié)合一種或兩種纖維增強(qiáng)聚合物的復(fù)合材料，也稱為“混合復(fù)合材料”。
復(fù)合材料分類:
一般來說，復(fù)合材料有四種類型：
——紡織復(fù)合材料
——生物復(fù)合材料
——綠色復(fù)合材料
——混合復(fù)合材料
1. 紡織復(fù)合材料:
紡織復(fù)合材料（又稱之為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）由于其獨(dú)特的性能，在過去的幾十年里得到了廣泛的應(yīng)用。高分子復(fù)合材料中各種類型的增強(qiáng)材料都是紡織材料，特別是用纖維增強(qiáng)體增強(qiáng)高分子復(fù)合材料。自復(fù)合材料問世以來，人們就一直在探索纖維增強(qiáng)材料。這些增強(qiáng)纖維包括纖維（短纖維和長纖維）、紗線和織物。
展開 ANSYS ACP復(fù)合材料鋪層固定機(jī)翼蒙皮肋筋仿真，附講解視頻及模型文件 ￥98
涉及ACP復(fù)合材料鋪層，后處理， Tsai-Wu 準(zhǔn)則等相關(guān)設(shè)置方法。過程詳細(xì)，結(jié)果結(jié)果合理。相關(guān)復(fù)合材料鋪層均可使用該文檔方法設(shè)置完成。
附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型
1. 概述
本指導(dǎo)文檔旨在幫助新手使用?ANSYS Composite PrepPost（ACP）模塊進(jìn)行復(fù)合材料的分析。本教程以機(jī)翼蒙皮為案例，結(jié)合本教程，您將學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建復(fù)合材料模型、定義材料屬性、設(shè)置鋪層、進(jìn)行網(wǎng)格劃分、施加載荷和邊界條件，并最終求解和分析結(jié)果。
2. 操作流程
2.1 幾何處理
1. 幾何導(dǎo)入與處理：
o 在 SpaceClaim 或其他三維軟件（如CATIA、SolidWorks、Inventor等）中對幾何模型進(jìn)行預(yù)處理，確保模型的完整性和準(zhǔn)確性。
o 對于機(jī)翼蒙皮和肋板等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需將蒙皮和肋板分割為獨(dú)立的面或體，以便后續(xù)定義接觸關(guān)系和鋪層順序。在接觸區(qū)域（如蒙皮與肋板的連接處），需進(jìn)行精確的幾何分割，確保接觸面清晰且邊界明確。
o 為了便于共節(jié)點(diǎn)識(shí)別或接觸定義，可在接觸區(qū)域生成輔助線或面，確保網(wǎng)格劃分時(shí)節(jié)點(diǎn)對齊，避免因網(wǎng)格不匹配導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。
2.2 材料定義
1. 在左側(cè)Component Systems找到ACP模塊，拖拽到A模塊下Gometry下，這樣可以利用前面已有的模型。
2. 雙擊E模塊下的model，打開mechanical界面。
3.
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IACMI復(fù)合材料研究所宣布啟動(dòng)熱塑性復(fù)合材料研究項(xiàng)目
IACMI，與杜邦高性能材料，F(xiàn)ibrtec公司和合作伙伴美國普渡大學(xué)宣布在降低生產(chǎn)成本的推出有兩個(gè)重點(diǎn)選擇的第一個(gè)項(xiàng)目和增加了對汽車復(fù)合材料的設(shè)計(jì)靈活性。在這兩個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)步可以開拓新的機(jī)會(huì)，并成為復(fù)合材料部件的大規(guī)模部署的推動(dòng)者。
多重因素，包括成本和設(shè)計(jì)約束，在大批量汽車應(yīng)用中采用復(fù)合材料存在障礙。這個(gè)新IACMI項(xiàng)目將通過一個(gè)完全不同的方法來制造碳纖維復(fù)合材料與今天那些目前正在使用的同時(shí)滿足這些關(guān)鍵領(lǐng)域。這項(xiàng)工作將建立在差異化技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)。通過Fibrtec制造柔性涂覆纖維束將形成用快速形成織物（RFF）技術(shù)與專有聚酰胺樹脂既由DuPont沿柔性 織物預(yù)浸料。最終成分將受益于絲束制造工序的增加生產(chǎn)速度和導(dǎo)致制造費(fèi)用較低的織物形成過程。用這種方法制成的復(fù)合材料部件已示出當(dāng)由傳統(tǒng)技術(shù)合并到具有低空隙和良好的機(jī)械性能。柔性織物預(yù)浸漬體也已顯示出具有在成型實(shí)驗(yàn)良好懸垂行為。在研究者普渡大學(xué)復(fù)合材料制造與仿真中心將與團(tuán)隊(duì)一起建模和驗(yàn)證懸垂性和部件性能。
高循環(huán)時(shí)間進(jìn)行生產(chǎn)連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料的增加成本。使用新興浸漬和絲束涂層和織物形成的新方法的材料可望高容量的復(fù)合材料的顯著降低生產(chǎn)成本?！巴ㄟ^利用所有的項(xiàng)目合作伙伴的優(yōu)勢，我們要?jiǎng)?chuàng)造高容量，低成本熱塑性復(fù)合材料汽車零部件獨(dú)特的商業(yè)上可行的路徑的潛力，說：” 揚(yáng)Sawgle，杜邦高性能材料，項(xiàng)目經(jīng)理。
行業(yè)合作伙伴一直熱心參與項(xiàng)目建議利用IACMI資源和對高沖擊先進(jìn)復(fù)合材料部署成員協(xié)作。“通過與業(yè)界合作，以解決制造方面的挑戰(zhàn)，我們正在推進(jìn)清潔能源的創(chuàng)新，這將有助于推動(dòng)美國制造業(yè)和競爭力，說：” 克雷格·藍(lán) IACMI，復(fù)合材料研究所首席執(zhí)行官。
展開 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)共享系列之二復(fù)合材料沖擊損傷的來龍去脈
1 引言
貫穿碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料研究最引人注目的是其沖擊損傷問題，無論是相關(guān)的材料（包括纖維和樹脂）研究，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)還是工藝制造和維護(hù)問題，碳纖維復(fù)合材料一進(jìn)入解決輕量化需求的高端應(yīng)用，遇到的技術(shù)關(guān)鍵就是沖擊損傷，本文試圖還原復(fù)合材料沖擊損傷問題的來龍去脈。
回顧碳纖維應(yīng)用的發(fā)展史，大家都知道英國羅羅公司是第一個(gè)試圖把碳纖維用于高端應(yīng)用——在1967年開始研制飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣風(fēng)扇葉片的吃螃蟹者，當(dāng)然失敗的原因很多，但很重要的一個(gè)原因是復(fù)合材料葉片沒有通過外來物沖擊的考驗(yàn)，致使英國在碳纖維復(fù)合材料發(fā)展中失去了先機(jī)，退出了領(lǐng)先的地位。1970年代初國際石油危機(jī)爆發(fā)，民用飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)輕量化被提上了日程，碳纖維作為首選再一次受到了關(guān)注。為解決新材料應(yīng)用中首先遇到的信心（安全性）問題，波音公司研制了100多付擾流板在波音707上試用，1975年經(jīng)試用考核后，對這些擾流板進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料部件出現(xiàn)了金屬結(jié)構(gòu)沒有遇到的新問題——濕熱引起的材料性能下降和沖擊損傷（擾流板是薄蒙皮夾層結(jié)構(gòu)）。自此復(fù)合材料沖擊損傷就成了復(fù)合材料技術(shù)中的核心問題之一。
2 復(fù)合材料沖擊損傷研究歷程
2.1 壓縮下沖擊強(qiáng)度研究和應(yīng)用
由于最初沖擊損傷問題是由擾流板這類薄蒙皮夾層結(jié)構(gòu)引起的，當(dāng)時(shí)關(guān)注的外來物主要是地面和空中飛行時(shí)的冰雹和跑道碎石，都是在結(jié)構(gòu)受載時(shí)受到的外來物沖擊，因此美國NASA在1970年代和1980年代初期主要研究壓縮下沖擊強(qiáng)度，采用的設(shè)備是由壓縮裝置對受壓縮載荷的復(fù)合材料試樣射出鋁丸（模擬密度相近的跑道碎石和冰雹），變量是鋁丸的速度（有壓縮空氣壓力控制）和復(fù)合材料試樣的壓縮應(yīng)變（由壓縮載荷控制），試驗(yàn)結(jié)果是沖擊能量~壓縮破壞應(yīng)變曲線。
展開 Abaqus在飛機(jī)復(fù)合材料中的應(yīng)用 附abaqus官方復(fù)合材料教材下載
復(fù)合材料的應(yīng)用
復(fù)合材料有許多特性：
? 制造工藝簡單
? 比強(qiáng)度高，比剛度大
? 具有靈活的可設(shè)計(jì)性
? 耐腐蝕，對疲勞不敏感
? 熱穩(wěn)定性能、高溫性能好
由于復(fù)合材料的上述優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車、船舶等領(lǐng)域，都有廣泛的應(yīng)用。在下一代飛機(jī)設(shè)計(jì)中，復(fù)合材料的大量應(yīng)用對分析技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。例如在某客機(jī)各種材料的使用狀況，其中復(fù)合材料的比例約為50%。
借助于多層殼、實(shí)體殼及實(shí)體單元可以建立復(fù)雜的復(fù)合材料模型，這些單元允許疊加各向同性或各向異性材料層，材料方向允許變化。Abaqus提供的失效準(zhǔn)則有最大應(yīng)變失效準(zhǔn)則、最大應(yīng)力失效準(zhǔn)則和Tsai—Wu失效準(zhǔn)則等，用戶也可以通過用戶子程序來定義自己的失效準(zhǔn)則。Abaqus的復(fù)合材料功能特別適合于大量應(yīng)用復(fù)合材料的新型飛行器。
Abaqus/CAE中復(fù)合材料的建模技術(shù)
在Abaqus/CAE中，有專門的復(fù)合材料設(shè)計(jì)模塊plyup。應(yīng)用該模塊可對復(fù)合材料進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)。對于每一個(gè)鋪層，可以選擇鋪層應(yīng)用的區(qū)域、使用的材料、鋪層的鋪設(shè)角度、厚度等。對于鋪層較多的結(jié)構(gòu)件，Abaqus/CAE提供了很方便的檢查手段，可顯示鋪層沿厚度方向?qū)⒚恳粚臃蛛x展示，一目了然，這也是數(shù)字化設(shè)計(jì)的一大優(yōu)點(diǎn)。
后處理模塊中，可以顯示每一個(gè)鋪層厚度方向上的應(yīng)力、位移、損傷云圖，也可以顯示復(fù)合材料厚度方向上變量的變化曲線。
復(fù)合材料建模模塊（CMA）
通常情況下，在進(jìn)行仿真分析中，復(fù)合材料鋪層都是按照理想設(shè)計(jì)進(jìn)行分析的。而在復(fù)合材料實(shí)際的加工制造過程中，纖維鋪層不可避免地會(huì)發(fā)生折疊、交錯(cuò)，因此纖維的方向以及鋪層的厚度都會(huì)發(fā)生變化。如果再按照理想設(shè)計(jì)的復(fù)合材料鋪層去進(jìn)行分析計(jì)算，就得不到真實(shí)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。
展開 復(fù)合材料力學(xué)介紹—— 基本概念和分類 附復(fù)合材料力學(xué)文檔下載
引言
復(fù)合材料的定義有多種，大體而言，指的是兩種或多種不同性質(zhì)的材料用物理和化學(xué)方法在宏觀尺度上組成具有新性能的材料。
本系列大體上參考《復(fù)合材料力學(xué)》，沈觀林等著，清華大學(xué)出版社。
文章盡量少地牽涉數(shù)學(xué)公式，以概念和觀點(diǎn)為主，并在最后增加了一些案例，說明復(fù)合材料力學(xué)是如何進(jìn)行分析的。
本人在復(fù)合材料力學(xué)分析的水平和經(jīng)驗(yàn)水平有限，希望大家能一起學(xué)習(xí)討論。
基本概念
復(fù)合材料這個(gè)概念并不新鮮，人類很早就開始使用復(fù)合材料，如古代使用的土坯磚就是由黏土和稻草（或麥稈）組成；此外，我們熟知的鋼筋混凝土、膠合板等，都是復(fù)合材料。
復(fù)合材料從應(yīng)用的角度大致可以分為2類：
功能復(fù)合材料，如導(dǎo)電、耐高溫?zé)g、磨阻等；
結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，作為一種結(jié)構(gòu)件，具有高比強(qiáng)度或比剛度，我們這個(gè)系列主要討論的就是這類復(fù)合材料。
基本分類
結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由基體材料和增強(qiáng)材料兩部分組成：
基體材料，主要起到連接、固定、傳遞、保護(hù)等作用，通常由樹脂、金屬和非金屬；
增強(qiáng)材料，核心作用，提供材料的剛度和強(qiáng)度。
復(fù)合材料相比金屬材料，復(fù)雜得多，具有很多特點(diǎn)，并且可設(shè)計(jì)。
展開 美國宇航局先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)之3D打印碳纖維復(fù)合材料
技術(shù)概述
美國宇航局格倫研究中心（NASA Glenn Research Center）的創(chuàng)新者與路易斯維爾大學(xué)和美國空軍合作，開發(fā)了一種增材制造技術(shù)，使用熱固性聚酰亞胺樹脂生產(chǎn)具有高溫性能的復(fù)合材料零件。
該工藝使用選擇性激光燒結(jié)（SLS）來熔融加工NASA新型RTM370酰亞胺樹脂的粉末狀產(chǎn)品，該樹脂填充有精細(xì)研磨的碳纖維。隨后可以對所得復(fù)合材料零件進(jìn)行后固化，為高溫航空航天應(yīng)用做準(zhǔn)備，從而提供可承受300°C以上溫度的3D打印復(fù)合材料零件。
這是增材制造聚合物技術(shù)的重大進(jìn)步，通過提供一種需要相對較低熔融溫度的SLS工藝，創(chuàng)建得到具有高溫能力的復(fù)合材料，從而能夠?qū)哂袕?fù)雜幾何形狀的零件進(jìn)行3D打印，以實(shí)現(xiàn)高性能應(yīng)用。
? 3D科學(xué)谷白皮書
技術(shù)特征
NASA的這項(xiàng)技術(shù)是首個(gè)成功實(shí)現(xiàn)高溫碳纖維填充熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料的3D打印技術(shù)。對碳纖維填充的RTM370進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)后進(jìn)行后固化，以實(shí)現(xiàn)更高的溫度性能，從而獲得玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為370℃的復(fù)合材料部件。
▲NASA 通過SLS 工藝3D打印的熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料，打印完成后需進(jìn)行后固化。
SLS工藝通常使用熱塑性聚合物粉末，所得零件的有效溫度范圍為150-185°C，但與傳統(tǒng)加工材料相比，通常較弱。最近，高溫?zé)崴苄运芰弦呀?jīng)通過高溫SLS工藝制造成3D零件，需要380°C的熔化溫度，但這些部件的可用溫度范圍仍低于200°C。
NASA的熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料在150-240°C之間可熔融加工，允許使用常規(guī)SLS 3D打印設(shè)備。隨后，使用多步驟循環(huán)對所得零件進(jìn)行后固化，將材料緩慢加熱至略低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)避免在過程中發(fā)生尺寸變化。
展開 第三屆熱塑性復(fù)合材料國際研討會(huì)-江蘇君華特塑攜連續(xù)CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料參加
第三屆熱塑性復(fù)合材料國際研討會(huì)
江蘇君華特塑攜連續(xù)CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料參加
2021年11月25上午，第三屆熱塑性復(fù)合材料國際研討會(huì)在上海拉開帷幕，以“高性能熱塑性復(fù)合材料助力中國大飛機(jī)輕盈翱翔”為會(huì)議主題。來自國內(nèi)外行業(yè)企事業(yè)單位、大學(xué)及科研院所的代表200余人參加會(huì)議，其中171位代表來到與會(huì)現(xiàn)場。
研討會(huì)由中國商飛、中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司、四川大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中航工業(yè)五家單位共同主辦，由國際先進(jìn)材料與制造工程學(xué)會(huì)（SAMPE）北京分會(huì)承辦。
01、CFRTP研討會(huì)
▲ 開幕式主持人：肖輝江主任，中國商飛
中國商飛肖會(huì)江主任發(fā)表開幕式祝詞。肖主任表示，熱塑性復(fù)合材料已成功應(yīng)用于A380、A350等飛機(jī)的機(jī)翼前緣、機(jī)身連接角片等結(jié)構(gòu)，近年來逐漸向主承力、大部件等結(jié)構(gòu)驗(yàn)證快速發(fā)展，熱塑性復(fù)合材料、設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的突破也日新月異，應(yīng)用前景廣闊。
▲ 楊洋研究員，中國商飛，熱塑性復(fù)合材料制造工藝及應(yīng)用
肖主任指出：“熱塑性復(fù)合材料是一個(gè)涉及到專用樹脂、專用纖維、專用裝備、預(yù)浸料制備、復(fù)材成型、制件連接、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、壽命預(yù)測以及部件回收的一個(gè)巨大產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)，任何的單點(diǎn)突破都不足以推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的前進(jìn)。因此，只有產(chǎn)業(yè)鏈上下游單位攜手，共同努力，產(chǎn)學(xué)研共同融合，才能實(shí)現(xiàn)我國高性能熱塑性復(fù)合材料的整體發(fā)展，助力中國大飛機(jī)輕盈翱翔。”
中國商飛劉傳軍博士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所周光遠(yuǎn)博士、GKN航空FOKKER航空結(jié)構(gòu)公司民用航空機(jī)身全球研發(fā)主任安特·奧弗瑞葛博士做特邀報(bào)告。
展開 全球復(fù)合材料供需基本平衡 航空航天領(lǐng)域成碳纖維復(fù)合材料最大應(yīng)用市場
復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料制品行業(yè)的上游主要為玻璃纖維、樹脂等行業(yè)，下游主要為風(fēng)電、汽車、工程機(jī)械、游艇等行業(yè)。目前，全球復(fù)合材料市場價(jià)值及產(chǎn)量近年來穩(wěn)步上升。
復(fù)合材料行業(yè)生產(chǎn)能力不斷提升
在亞太地區(qū)復(fù)合材料需求刺激下，全球加快了復(fù)合材料產(chǎn)能規(guī)劃，復(fù)合材料的生產(chǎn)能力不斷提高，從推動(dòng)了行業(yè)產(chǎn)量的不斷增長。2017年全球復(fù)合材料產(chǎn)值約為867億美元，同比去年增長5.73%。
分地區(qū)來看，2017年，北美地區(qū)復(fù)合材料產(chǎn)值占全球產(chǎn)值的30%；中國大陸占比25%；歐洲占比20%。北美地區(qū)復(fù)合材料產(chǎn)品主要應(yīng)用于航空航天和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，附加值較高，市場規(guī)模大，相對而言，雖然中國大陸地區(qū)復(fù)合材料產(chǎn)量高，但產(chǎn)值較低，應(yīng)用領(lǐng)域較低端，未來發(fā)展需要產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。
全球復(fù)合材料需求情況
近年來，在全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境不景氣等大環(huán)境影響下，全球復(fù)合材料市場結(jié)構(gòu)正在逐步發(fā)生變化，美、日、歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)復(fù)合材料市場相對飽和，增速較為緩慢。亞太亞太地區(qū)由于長期以來人均復(fù)合材料消費(fèi)水平，市場需求空間大，增速較快。從而總體促進(jìn)了復(fù)合材料行業(yè)穩(wěn)定增長。數(shù)據(jù)顯示，2017年全球復(fù)合材料市場達(dá)到304億美元左右，復(fù)合材料終端產(chǎn)品市場規(guī)模則達(dá)到了864億美元左右，其中高性能復(fù)合材料終端產(chǎn)品市場規(guī)模約為250億美元。
全球復(fù)合材料需求結(jié)構(gòu)
從全球范圍來看，目前全球復(fù)合材料主要為玻璃纖維復(fù)合材料和碳纖維復(fù)合材料，二者合計(jì)占整個(gè)復(fù)合材料市場規(guī)模的90%以上。因此下面主要從玻璃纖維復(fù)合材料和碳纖維復(fù)合材料下游的需求結(jié)構(gòu)。
展開 
君華又一篇CF/PEEK復(fù)合材料論文收錄于《纖維復(fù)合材料》期刊
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司工程技術(shù)研究中心的復(fù)合材料研發(fā)部門于2022年3月在《纖維復(fù)合材料》期刊雜志上刊登發(fā)表了《連續(xù)碳纖維織物增強(qiáng)PEEK熱塑性復(fù)合材料匹配性研究》的文章。
連續(xù)碳纖維織物增強(qiáng)PEEK熱塑性復(fù)合材料匹配性研究<<<<
論文聚焦行業(yè)熱點(diǎn)，采用科學(xué)準(zhǔn)確的研究方法，利用公司先進(jìn)的研究設(shè)備和科研環(huán)境，經(jīng)過耐心細(xì)致的反復(fù)試驗(yàn)，得出精確詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，收獲創(chuàng)新成果匯總成文。
該文對比了國內(nèi)外七大碳纖維廠家的T300 3K纖維織物，分別與PEEK樹脂復(fù)合，從碳纖維性能、外觀、復(fù)合材料產(chǎn)品性能、復(fù)合材料破壞斷面和浸潤效果等方面綜合評估，考察碳纖維和PEEK樹脂材料的匹配性。通過驗(yàn)證匹配，篩選出組合性能較好的四種，其中兩種組合的效果更好。篩選匹配方法可為行業(yè)應(yīng)用材料選型和工業(yè)化生產(chǎn)提供借鑒和參考。
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江蘇君華特種工程塑料有限公司主導(dǎo)產(chǎn)品為 PEEK聚醚醚酮樹脂、型材及其制品，具有良好的耐溫性、韌性和耐疲勞性，以及自潤滑、阻燃、可植入性和可回收等特點(diǎn)，符合航空航天、軍工、醫(yī)療、特殊機(jī)械行業(yè)的要求，應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬。該主導(dǎo)產(chǎn)品屬于江蘇省發(fā)展的先進(jìn)制造業(yè)高端新材料集群和產(chǎn)業(yè)鏈“先進(jìn)碳材料”復(fù)合材料及“化工新材料”，產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向上屬于制造業(yè)“核心關(guān)鍵基礎(chǔ)材料”，已有16年的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。
PEEK聚醚醚酮是醫(yī)療骨科關(guān)節(jié)修復(fù)替代、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與軍工、航空航天產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)展替代進(jìn)口的重要一環(huán)，屬于國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈及關(guān)鍵領(lǐng)域“強(qiáng)鏈、補(bǔ)鏈”的核心關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，從根本上解決我國醫(yī)用PEEK材料依賴進(jìn)口、臨床急需的相關(guān)創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)缺乏基礎(chǔ)原料支撐、特殊領(lǐng)域被國外“卡脖子”等問題，打破國外壟斷，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。
展開 復(fù)合材料？
復(fù)合材料(Composite materials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強(qiáng)體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。
[編輯本段]分類
復(fù)合材料是一種混合物。復(fù)合材料按其組成分為金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與非金屬復(fù)合材料。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為：①纖維復(fù)合材料。將各種纖維增強(qiáng)體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成。如纖維增強(qiáng)塑料、纖維增強(qiáng)金屬等。②夾層復(fù)合材料。由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強(qiáng)度高、??；芯材質(zhì)輕、強(qiáng)度低，但具有一定剛度和厚度。分為實(shí)心夾層和蜂窩夾層兩種。③細(xì)粒復(fù)合材料。將硬質(zhì)細(xì)粒均勻分布于基體中，如彌散強(qiáng)化合金、金屬陶瓷等。④混雜復(fù)合材料。由兩種或兩種以上增強(qiáng)相材料混雜于一種基體相材料中構(gòu)成。與普通單增強(qiáng)相復(fù)合材料比，其沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。
展開 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)共享系列之二復(fù)合材料沖擊損傷的來龍去脈
1 引言
貫穿碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料研究最引人注目的是其沖擊損傷問題，無論是相關(guān)的材料（包括纖維和樹脂）研究，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)還是工藝制造和維護(hù)問題，碳纖維復(fù)合材料一進(jìn)入解決輕量化需求的高端應(yīng)用，遇到的技術(shù)關(guān)鍵就是沖擊損傷，本文試圖還原復(fù)合材料沖擊損傷問題的來龍去脈。
回顧碳纖維應(yīng)用的發(fā)展史，大家都知道英國羅羅公司是第一個(gè)試圖把碳纖維用于高端應(yīng)用——在1967年開始研制飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣風(fēng)扇葉片的吃螃蟹者，當(dāng)然失敗的原因很多，但很重要的一個(gè)原因是復(fù)合材料葉片沒有通過外來物沖擊的考驗(yàn)，致使英國在碳纖維復(fù)合材料發(fā)展中失去了先機(jī)，退出了領(lǐng)先的地位。1970年代初國際石油危機(jī)爆發(fā)，民用飛機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)輕量化被提上了日程，碳纖維作為首選再一次受到了關(guān)注。為解決新材料應(yīng)用中首先遇到的信心（安全性）問題，波音公司研制了100多付擾流板在波音707上試用，1975年經(jīng)試用考核后，對這些擾流板進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料部件出現(xiàn)了金屬結(jié)構(gòu)沒有遇到的新問題——濕熱引起的材料性能下降和沖擊損傷（擾流板是薄蒙皮夾層結(jié)構(gòu)）。自此復(fù)合材料沖擊損傷就成了復(fù)合材料技術(shù)中的核心問題之一。
2 復(fù)合材料沖擊損傷研究歷程
2.1 壓縮下沖擊強(qiáng)度研究和應(yīng)用
由于最初沖擊損傷問題是由擾流板這類薄蒙皮夾層結(jié)構(gòu)引起的，當(dāng)時(shí)關(guān)注的外來物主要是地面和空中飛行時(shí)的冰雹和跑道碎石，都是在結(jié)構(gòu)受載時(shí)受到的外來物沖擊，因此美國NASA在1970年代和1980年代初期主要研究壓縮下沖擊強(qiáng)度，采用的設(shè)備是由壓縮空氣系統(tǒng)裝置對受壓縮載荷的復(fù)合材料試樣射出鋁丸（模擬密度相近的跑道碎石和冰雹），變量是鋁丸的速度（有壓縮空氣壓力控制）和復(fù)合材料試樣的壓縮應(yīng)變（由壓縮載荷控制），試驗(yàn)結(jié)果是沖擊能量~壓縮破壞應(yīng)變曲線。
展開 碳纖維/聚合物復(fù)合材料熱導(dǎo)率近十年研究進(jìn)展
2.2 CFs 長度的影響
研究表明，當(dāng) CFs 含量相對較低時(shí)，較長的CFs 有利于形成更完整的導(dǎo)熱鏈，從而促進(jìn)復(fù)合材料內(nèi)部導(dǎo)熱通道的形成，AGARI 等人用 30vol%的 CFs 填充聚乙烯（PE），制備了不同縱橫比（L/D）（L/D=1~45.3）CFs 的 CFs/PE 復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)隨著 CFs 縱橫比增大，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率逐漸升高。
當(dāng) CFs 含量相對較高時(shí)，較短的 CFs 容易分散并形成導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，促進(jìn)復(fù)合材料熱導(dǎo)率的提升。如Ghosh 等人用 5wt%的 CFs 填充酚醛樹脂（PF）制備了 CFs/PF 復(fù)合材料，分別研究了 CFs 長度（1、2、3、4 和 5）mm 對 CFs/PF 復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨著 CFs 的長度增加先升高后降低，當(dāng) CFs 的長度為 2 mm 時(shí)，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率最高為 50 W/(m·K)，這主要是由于 2mm 的 CFs 容易在復(fù)合材料中平行對齊，且易于分散，而更長的 CFs 則容易團(tuán)聚，不利于聲子的傳輸，從而降低了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。簡言之，CFRP復(fù)合材料的熱導(dǎo)率不能完全依賴 CFs 的長度，過長的 CFs 將導(dǎo)致復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷，使熱導(dǎo)率下降。
2.3 CFs 取向的影響
CFs 的固有導(dǎo)熱系數(shù)沿軸向可高達(dá) 900W/(m·K)，而在徑向則低至 100 W/(m·K)，即軸向熱導(dǎo)率大約比徑向熱導(dǎo)率高一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，CFs 在復(fù)合材料中的分布，尤其是 CFs 與復(fù)合材料法向夾角（0°~90°定義為取向）會(huì)影響復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。
正如 Fu 等人研究了 CFs 平均纖維夾角對 CFs/PK 復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響，發(fā)現(xiàn) CFRP熱導(dǎo)率隨著 CFs 夾角的增加而顯著降低。
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