出版商:Woodhead Publishing Limited,80 High Street, Sawston, Cambridge CB22 3HJ,英国 www.woodheadpublishing.com Woodhead Publishing,1518 Walnut Street, Suite 1100, Philadelphia, PA 19102-3406,美国 Woodhead Publishing India Private Limited,G-2, Vardaan House, 7/28 Ansari Road, Daryaganj, New Delhi – 110002,印度 www.woodheadpublishingindia.com 出版商:科学出版社有限公司,16 Donghuangchenggen North Street, Beijing 100717,中国 首次出版于 2011 年,Woodhead Publishing Limited 和 Science Press Limited © Woodhead Publishing Limited 和 Science Press Limited ,2011 作者已声明其道德权利 本书包含的信息均来自可靠且备受推崇的来源。转载材料已获得引用许可,并注明出处。已尽合理努力发布可靠的数据和信息,但作者和出版商不能对所有材料的有效性承担责任。作者、出版商或与本出版物相关的任何其他人均不对本书直接或间接造成或声称造成的任何损失、损害或责任负责。未经 Woodhead Publishing Limited 书面许可,不得以任何形式或任何电子或机械手段(包括影印、缩微胶卷和录音)或任何信息存储或检索系统复制或传播本书或其任何部分。Woodhead Publishing Limited 的同意不包括为一般分发、促销、创作新作品或转售而进行的复制。此类复制必须获得 Woodhead Publishing Limited 的书面特定许可。商标声明:产品或公司名称可能是商标或注册商标,仅用于识别和解释,无意侵权。英国图书馆出版数据编目 该书的目录记录可从英国图书馆获取 Woodhead Publishing ISBN 978-0-85709-221-2(印刷版) Woodhead Publishing ISBN 978-0-85709-222-9(在线版) 由英国康沃尔郡帕兹托的 TJI Digital 印刷
摘要:在建筑史上,从其他学科改编而来的技术为设计和生产创造了新的范式。例如,在第一次工业革命期间,机械和材料工程的发展以及熟铁、钢铁和混凝土的引入导致了建筑的革命性变化。在十九世纪和二十世纪,电气工程和电子技术对建筑和设计产生了类似的开创性影响。看来,考虑到21世纪存在的必要性和问题,例如建筑对化石燃料的依赖导致碳排放、固体和液体废物的大量产生以及不合理的成本,建筑范式需要再次改变。解决这些问题的一种可能方法是回归自然并利用生物材料。本研究研究了基于菌丝体的生物复合材料与建筑领域的整合。菌丝体是蘑菇的营养部分,蘑菇通过它从土壤中吸收养分。经过处理后,菌丝体会形成一种泡沫状的复合材料,这种复合材料重量轻,可生物降解。过去几年,设计师开始在从产品设计和家具到建筑面板和砌块等多种应用中使用基于菌丝体的复合材料。在这项研究中,我们的目标是探索在临时和/或低层建筑中使用基于菌丝体的生物复合材料的新方法。
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摘要 碳复合材料因其特殊性能而应用于各个行业,尤其是航空航天工业。广泛使用的碳纤维增强聚合物 (CFRP) 甚至已应用于飞机主要结构。开发能够轻松检测和识别碳纤维材料退化的先进诊断技术仍然是各种无损检测方法面临的挑战。本文介绍了应用涡流 (EC) 检测碳复合材料结构的可能性。开发并测试了两种类型的涡流探头,并获得了优异的结果。新的传统涡流探头能够可靠且轻松地检测表面和地下不连续性,例如分层和厚度变化。针对不同类型的碳复合材料(基质和增强材料类型、铺层)描述了探头设置参数。精确的设置对于成功的涡流检测必不可少。经确定,对于样品,可靠检测的最小表面缺陷尺寸为 Ø1.5 mm,并且根据碳复合材料的类型,涡流能够穿透厚度高达约 4 mm。此外,本文还介绍了涡流检测与超声相控阵法 (PAUT) 的比较。复合材料飞机结构很容易受到通常使用 PAUT 检测的冲击损伤。因此,冲击数据的灵敏度和分辨率分析
过去五年来,爱达荷大学莫斯科分校机械工程系开展了复合材料研究生教育和研究项目。该项目由机械工程副教授 Ronald Gibson 指导。校内开设了复合材料力学高级/研究生课程,并在校外地点(如惠普、博伊西和爱达荷国家工程实验室、爱达荷福尔斯)通过录像带授课。附近的华盛顿州立大学普尔曼分校也通过两所校园之间的新交互式微波链路教授了该课程。R.V.华盛顿州立大学材料科学教授 Subramanian 指导一项聚合物和复合材料研究项目,并从材料科学的角度讲授研究生复合材料课程。两所大学都提供应用力学和材料方面的辅助课程。爱达荷大学的复合材料研究主要针对确定复合材料和结构的动态行为。目前的研究课题包括提高纤维增强聚合物的减振性能、开发用于表征复合材料动态行为的新实验技术以及使用阻尼测量来检测复合层压板中的微观结构损伤。资助机构包括通用汽车技术中心和空军科学研究办公室。私营公司捐赠的大量仪器、计算机和软件也在该研究项目的发展中发挥了重要作用。目前,校内有四名学生,校外有两名学生正在攻读研究生学位,重点是复合材料。
DMAC研究小组在应对高性能和可持续综合制造领域的复杂挑战方面处于最前沿。DMAC多学科致力于开发开创性的新解决方案,这些解决方案无缝地整合了尖端的材料科学,复杂的制造过程和创新思维。DMAC研究涵盖了复合材料的整个生命周期,从可持续材料开发到先进的制造工艺以及有效的寿命终止管理,通过回收。拥抱数字时代,我们将行业4.0技术整合到我们的制造过程中,以提高精确度,质量控制和可扩展性。敏锐地关注成本效益,我们努力平衡高性能要求和效果和可及性。我们致力于开发多功能复合材料,以及将数字化位置的整合作为领导者,以寻求复合制造业中的可持续解决方案。应用区域
复合材料的层间断裂韧性。随着层间断裂特性在材料评级和损伤容限设计中的重要性逐渐被接受,这一主题继续受到广泛关注。本节中的论文讨论了混合模式分层的具体主题,以及使用混合模式弯曲试件和一些新开发的试件(Sriram 等人和 Gong 和 Benzeggagh)在静态和疲劳载荷下生成混合模式失效准则。此外,还介绍了使用夹层或珠子的层间增韧材料中的分层特性(Kageyama 等人、Lee 等人和 Armstrong-Carroll 和 Cochran)。两篇论文(Kussmaul 等人和 Chou 等人)讨论了非单向铺层断裂试件中的分层。此外,还介绍了 III 型分层试验(Sharif 等人);该论文获得了研讨会的最佳演讲奖。
本文介绍了一种经济有效的方法来改善碳纤维增强聚合物 (CFRP) 预浸料复合材料的物理和机械性能,其中合成电纺多壁碳纳米管 (MWCNT)/环氧纳米纤维并将其加入到传统 CFRP 预浸料复合材料的层之间。通过优化的电纺丝工艺成功生产出 MWCNT 取向环氧纳米纤维。纳米纤维直接沉积在预浸料层上以实现改善的粘附性和界面结合,从而增加强度并改善其他机械性能。因此,高应力状态下的层间剪切强度 (ILSS) 和疲劳性能分别提高了 29% 和 27%。几乎看不见的冲击损伤 (BVID) 能量显著增加,最高可达 45%。由于 CFRP 层之间存在高导电性的 MWCNT 网络,热导率和电导率也显著提高。所提出的方法能够在预浸料的层间界面处均匀沉积高含量的 MWCNT,以增强/提高 CFRP 性能,这在以前是无法实现的,因为环氧体系中随机取向的 MWCNT 会导致树脂粘度高。
1. 介绍................................................................................................................................1 1.1 执行摘要....................................................................................................................1 1.2 背景....................................................................................................................2 1.3 致谢....................................................................................................................3 2. 缺陷.........................................................................................................................................4 2.1 胶接接头失效.......................................................................................................4 2.2 气泡.......................................................................................................................6 2.3 起泡.......................................................................................................................7 2.4 芯材压溃.................................................................................................................8 2.5 芯材剪切失效....................................................................................................10 2.6 开裂....................................................................................................................10 2.7 分层....................................................................................
从所有类型的车辆中排放温室气体。可以在各大洲找到实现气候中立的雄心勃勃的目标。例如,在2021年7月,欧盟委员会发布了其“适合55”立法,其中包含有关汽车行业未来的重要准则:欧盟出售的所有新车必须从2035年起为零。[1]为了实现电动汽车,锂离子(锂离子)电池中存储的电能是一种关键技术,并得到了其他替代方案(例如燃料电池)的补充。在汽车领域,锂离子电池目前是储能的首选解决方案。电动汽车有大型电池组,可以满足客户对长期驾驶范围的要求,因此变得过于沉重和昂贵。大约有25%的特斯拉型号S(85 kWh版本)来自电池组。[2]因此,当前的电池电动汽车解决方案不是很高的能量。本研究介绍了一种旨在提高电动道路车辆,船和船只以及飞机的能量效率的多额外材料,并在车辆的内部和外部结构中提供了内在的能量存储能力。通过将多个功能组合为一种材料,可以创建更轻,更具资源的产品,从而提高能源效率和可用性。[3]以这种方式,客户的驱动范围焦虑可以缓解,运输中的能源消耗大大减少。当前最新的结构电池复合材料由碳纤维制成。[2,4]可以在存储电能的同时可以承载机械载荷的复合材料已成为结构电池。[5 - 8]可能,结构电池可以在未来的电动汽车中提供少量的储能。[5,9]该复合材料具有层压架构,与传统的复合材料和传统的锂离子电池非常相似。这个想法是针对每种材料的组成部分,至少在复合材料中发挥了双重作用。例如,在负电极(阳极)中,碳纤维是活性电极材料,即锂的宿主,将电子作为电流收集器传导,并带有机械载荷作为增强。[10]一个基于碳纤维的正极电极(阴极)处于开发状态,其中碳纤维涂有磷酸锂(LFP)颗粒。[11,12]在此设计中,碳纤维