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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
轻量化、高性能、低成本是先进复合材料的重要发展方向。夹层结构复合材料作为一类典型的轻质复合材料因其优异的综合性能在国防和国民经济领域获得广泛的应用。近年来，随着预成型体纺织技术及低成本复合材料技术的进步，更促进了新型夹层结构的发展。本文研制出两种新型夹层结构—三维夹芯层连织物复合材料和Z向缝合泡沫夹层结构复合材料，并对其力学性质与成型过程中树脂渗流行为进行了系统的研究。该类结构预成型体由面板和芯柱（或承力柱）组成，采用编织或缝合技术制备而成，结构的新颖性和特殊性导致其树脂渗透过程复杂。研究发现，其复合过程中树脂在面板以厚度方向的渗透流动为主，在芯柱或承力柱以沿纤维集束轴向渗透流动为主。分析树脂在三维增强夹层结构内渗流特性，掌握其规律与机制，对制备高品质夹层结构复合材料具有重要指导意义。论文在掌握成型过程树脂渗流特性的基础上，进而研究了三维增强夹层结构复合材料的力学特性，分析了不同载荷条件下结构参数对力学性能的影响规律，这为该类复合材料的优化设计和合理应用奠定了良好的理论与实验基础。首先，为掌握三维增强夹层结构复合材料成型过程树脂渗流规律，根据其预成型体的结构特点，自行设计并制造了一套树脂多向渗透性测试系统。该系统既可以测试纤维束轴向渗透流动，又可测试织物厚度方向的渗透流动，其外加压力与纤维体积分数可调、铺层形式可变、树脂温度可控、边缘效应小，且测试数据重复性好。为考察三维增强夹层结构芯柱（或承力柱）和面板的树脂渗透特性，分别设计了纤维集束轴向渗透实验和铺层厚度渗透实验，并利用渗透性测试系统研究了纤维集束轴向渗透流动和铺层厚度渗透流动的规律与机制。在纤维集束轴向渗透实验中，首先对比分析了真空作用和气压驱动下沿纤维集束的树脂渗流特性，揭示了动态毛细压力对液体渗透的影响机制，发现毛细压力在气压驱动下呈现促进渗透作用，但真空作用下存在抑制渗透现象，深入分析发现动态毛细压力与毛细数存在很强的相关性。在此基础上，提出了考虑动态毛细压力作用的非饱和渗透率计算方法，从而可以计算出反映预成型体客观特性的非饱和渗透率。在铺层厚度渗透实验中，考察了纤维体积分数、铺层形式、纤维类型等因素对厚度渗透流动的影响，结果表明，单向或正交铺层条件下，厚度渗透率均随纤维体积分数的增加而减小，单向铺层和正交铺层渗透率大小与织物纤维束尺寸和单层厚度有关。上述研究结果为三维增强夹层结构树脂渗透分析奠定了良好的理论基础。在此基础上，研究了树脂在三维增强夹层结构预成型体内的渗透流动特性。针对三维夹芯层连织物，考察了树脂的下浸与上浸速率差异性，优化了复合工艺方法；研究了真空作用下低粘度树脂体系在层连织物内的渗透行为，考察了不同树脂粘度、真空压力及注入方向对其渗透流动的影响，优化了低粘度树脂体系真空辅助成型制备层连织物复合材料的工艺。同时，针对Z向缝合泡沫夹层结构预成型体，研究了真空压力、缝线线密度、树脂粘度等对树脂渗透的影响规律，从而发展了大厚度多流道夹层结构真空辅助注胶方法。研究结果为制备高性能新型夹层结构复合材料提供了重要的实验依据。通过树脂在三维增强夹层结构预成型体内的渗透流动特性研究，优化了其复合工艺条件，制备了性能优良的夹层结构复合材料，并对其力学特性进行了系统的分析。针对三维增强夹层结构复合材料，系统考察了其在不同载荷条件下的力学响应和失效模式，分析了材料、结构因素对其力学性能的影响规律；进而研究了面板增强与芯柱增强对夹芯层连织物复合材料力学特性的影响。同时，对比分析了Z向缝合泡沫夹层结构复合材料和传统泡沫夹层结构复合材料的平压、侧压和弯曲等力学特性，重点研究了承力柱排布方式、缝合方式和结构参数等因素对力学性能的影响。研究结果对新型夹层结构设计和工程应用奠定了重要的实验和理论基础。 |
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发表于 2023-9-23 14:48:34
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