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复合材料论文(名师推荐6篇)

作者:2018-10-10 01:00阅读:文章来源:未知

  复合材料论文第一篇(1)

  题目:玉米秸秆矿质塑合材料的优势及发展前景

  摘要:本文介绍了开发利用玉米秸秆矿质塑合材料的意义, 对玉米秸秆矿质塑合材料与同类产品的特点和性能进行对比, 并对其市场前景和经济效益进行了分析。

  关键词:玉米秸秆; 塑合材料; 优势; 发展前景;

复合材料

  Advantage and Development Prospect of Corn Straw Mineral Powder and Plastic Material

  FU Xiaoxia WEI Songyan CHEN Ling CUI Tiehua LIU Bing LI Jiping ZHANG Xiaoguang YU Haiyuan BAO Feng

  Jilin Provincial Academy of Forestry Sciences

  Abstract:

  The significance of developing and utilizing corn straw mineral plastic materials were introduced. The characteristics and performance of corn straw mineral plastic materials with similar products were compared. Its market prospects and economic benefits were analyzed.

  Keyword:corn straw; plastic material; advantage; development prospect;

  玉米秸秆矿质塑合材料是由矿石粉、PVC与玉米秸秆粉为主要原料挤出成型制备的复合材料, 无甲醛及其他VOC释放, 符合多功能环保复合材料要求, 开发利用玉米秸秆塑合材料可变废为宝, 具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。

  1 开发利用玉米秸秆矿质塑合材料的意义

  一是废物利用、保护森林资源与生态环境的需要。我国每年有大量秸秆剩余物, 充分开发利用这些剩余物能大幅度替代木材资源供应, 减少森林资源消耗, 保护生态环境[1]。

  二是解决石材加工废弃物污染的重要途径。大理石、花岗岩石材加工固废物污染环境, 使土地钙化, 严重破坏土地使用率, 将其变废为宝加以利用能够很好地废弃物污染问题。

  三是解决废旧塑料的重要途径。每年大量废弃塑料对环境造成极大危害, 因此, 用PVC、农作物秸秆粉 (如玉米秸秆粉) 和石材废弃物制作复合仿木材料对保护我国森林资源和减少日益严重的“白色污染”有重大意义[2]。

  2 玉米秸秆矿质塑合材料与同类产品的对比分析

  2.1 玉米秸秆矿质塑合材料的特点

  不含甲醛及挥发物, 健康、绿色环保、节能、无毒、无害、无污染、不腐蚀、防虫蛀、不燃、不易开裂、不会发霉, 抗老化、防水、防滑, 可锯、刨、钉、胶黏、免油漆、易安装、低维护、可回收重复使用。表面经过特殊处理后可生产出不同花色的产品, 安装时不需要特殊工具, 简易方便, 节省时间, 易于推广应用。可广泛适用于公装、家装、洗浴中心等各种环境的装修, 尤其适用于北方的地热采暖。其基材质地密实、内坚外柔、软硬适度, 性价比高, 可在南方的潮湿气候条件下和在北方干燥的环境里使用, 这是其他材料无法比拟的。

  2.2玉米秸秆矿质塑合材料与原木的性能比较

  具有木材的天然木纹纹理、自然外观、无木材结疤、腐朽。稳定性好, 质感好。不易变形, 不会产生裂纹、跷曲, 可制成多种形状, 可免油漆, 也可按需求漆任何色彩。原木因使用年限的要求, 为了抵御白蚁和其他微生物的侵蚀, 须在切割后和安装前做防腐浸泡处理, 玉米秸秆矿质塑合材料可直接投入使用。原木通常会在短期内释放出剧毒 (防腐剂) , 对人体和环境都有害, 玉米秸秆矿质塑合材料健康、节能、无害、无毒、无污染、绿色环保。原木易腐朽, 随着使用寿命的延长容易降低结构力, 形成危险隐患, 玉米秸秆矿质塑合材料抗老化、不发霉、不腐朽、易安装、低维护, 可以采用最普通的木工工具进行钻孔、切割、刨、钉、胶黏等。

  2.3与其他不同材料的性能比较[3,4]

  详见表1。

  表1 材料特性对比Tab.1 Comparison of material properties 

 

  2.4 玉米秸秆矿质塑合材料与其他不同材料的地板性能比较

  详见表2。

  表2 不同材料地板性能对照Tab.2 Comparison of floor properties of different materials

  综合以上国内同类产品的各项技术指标及产品性能, 利用玉米秸秆矿质塑合材料开发的新一代木塑材料既有木材的木质感, 可锯、可钉、可刨、可黏结, 又有防水、防腐、防火功能, 且具有良好的阻燃、防水与尺寸稳定性, 并具较好的耐热性、耐湿性。

  3 市场分析预测

  中国森林面积仅占世界的4.1%, 森林蓄积量仅占世界的2.9%, 远不能满足占世界22%的人口生产和生活需要, 特别是人口、经济的高增长造成森林资源巨大的消耗, 森林资源保护面临更大的压力。为保护生态, 国家出台了停止天然林商业性采伐政策, 因而国家提倡发展新型环保材料, 以废代木, 节省木材资源。玉米秸秆作为主要采伐剩余物占木材采伐量的16%~25%, 而且树种不同, 玉米秸秆所占比重也不同。玉米秸秆的有效利用可在一定程度上缓解我国木材资源短缺的矛盾。同时, 随着我国城镇化速度加快, 作为基建建设或者城市装饰用的石材需求量快速增加, 促进了石材的开采和加工。石材的大规模开采和加工产生大量废弃石粉, 给石材企业附近的环境造成了严重的污染近年来, 为了满足节能环保的要求, 石粉类废弃物、废旧塑料的回收利用技术得到了很大发展。

  我国是塑料大国, 塑料制品早已成为人们日常生活中不可缺少的一部分, 而塑料制品在消费后所带来的污染问题已经引起人们重视。因此, 使用玉米秸秆木粉、PVC与矿石粉复合制作仿木材料不仅可以缓解木材短缺的矛盾, 而且为矿石粉的深加工提供一条新的途径。

  4 效益分析及发展前景

  4.1 经济效益

  玉米秸秆矿塑生产地板、墙板基材挤出成本核算。

  产品规格:长×宽×厚为1 m×145 mm×10 mm。产品重量14 kg·m-2, 按年产10万m2玉米秸秆矿质塑合材料计算, 经济效益分析见表4。

  表3 成本分析Tab.3 Cost analysis   

  表4 经济效益分析Tab.4 Economic benefit analysis    

  根据目前国外同类产品市场价格及本产品规格、结构、原料等情况, 其价格在将来销售中会呈上升趋势, 利润相当可观。

  4.2 社会效益

  玉米秸秆作为农业废弃物, 没有得到有效利用。玉米秸秆矿质塑合材料的研究有利于促进绿色环保材料的生产, 提高资源利用率, 增加经济收益, 提升产业层次, 延伸产业链, 促进产品结构和技术结构调整。

  4.3 生态效益

  玉米秸秆矿质塑合材料以玉米秸秆粉、PVC和矿石粉为主要生产原料, 提高了玉米秸秆利用价值, 尤其是对矿石粉的使用, 不但保护生态环境, 而且符合国家低碳经济发展的政策, 具有较高的生态效益。

  4.4 玉米秸秆矿质塑合材料的发展前景

  我国玉米秸秆塑合材料的开发利用前景被普遍看好。由于环境污染的加剧、森林资源的枯竭, 大力开发利用玉米秸秆塑合材料是发展的必然趋势[5]。

  我国是农业生产大国, 玉米秸秆产量每年约为2.2亿t, 丰富的资源不仅没有被充分利用而且还造成污染。如果能将每年约2.2亿t的玉米秸秆的一半进行转化, 就可变废为宝, 成为一种新型、可再生的绿色环保原料[6]。

  在我国木材资源的日益紧张的今天, 利用玉米秸秆开发新一代塑合材料, 可以减少环境污染, 保护森林资源, 有效改善生态环境, 同时提高资源利用率, 增加林业经济收益, 提升产业层次, 延伸产业链, 促进农林业高效、可持续性发展。

  参考文献
  [1]王敬昌.玉米秸秆综合利用现状及发展策略[J].农业科技通讯, 2012, 11:95-98.
  [2]陈鹏.玉米秸秆综合利用技术[J].农业开发与装备, 2001, (2) :16-17.
  [3]卢杰.地板基材用玉米秸杆皮复合板工艺技术研究[D].哈尔滨:东北林业大学, 2012.
  [4]赵一兵.玉米秸秆板加工特性试验研究[D].长春:吉林农业大学, 2005.
  [5]付世萃.开发利用玉米秸秆塑合材料[J].木材加工机械, 2015, 26 (1) :49-51.
  [6]于文吉.现有刨花板生产线生产麦秸均质板工艺设备适应性评价[J].木材工业, 2001, 15 (2) :20-22.

  复合材料论文第一篇(2)

  题目:复合材料阶梯挖补修理中附加铺层的优化设计

  摘要:基于有限元软件ANSYS, 建立了三维复合材料层合板阶梯形挖补修理的有限元模型, 分析了附加铺层大小、附加铺层厚度和附加铺层方向等修理参数对复合材料结构挖补修理强度的影响规律。这些影响规律对复合材料结构阶梯挖补修理方案设计具有指导意义。

  关键词:复合材料; 阶梯挖补修理; 附加铺层; 有限元分析;

  Optimization design of covering layer for step-lap repairing of composites

  LI Yan ZHANG Xian-feng LI Zhao-hua

  School of Aeronautical Maintenance Noncommissioned Officer, Air Force Engineering University

  Abstract:

  Based on the finite element analysis software ANSYS, the paper established the three-dimensional finite element model of the step-lap repairing of composites and analysed the influence of the size, thickness and direction of the covering layers on the carrying capacity of the composite structure.The results have great values for designing the step-lap repairing project of the composite structures.

  Keyword:composite materials; step-lap repairing; covering layer; finite element method (FEM) ;

  挖补修理适用于对恢复承载能力有较高要求或者对气动外形有较高要求的复合材料结构[1]。根据原结构损伤区域的打磨外形, 可分为斜面挖补修理和阶梯挖补修理。其中, 对于阶梯挖补修理, 影响其修理方案工艺设计的参数很多。目前大多学者分别从补片尺寸、铺层方向、胶层厚度、搭接长度和高度等方面展开研究[2~4]。实际上, 附加铺层对复合材料结构承载能力也有影响, 但关于复合材料附加铺层的尺寸参数研究并不多[5,6]。为此, 本文采用有限元分析的方法, 研究了阶梯挖补修理结构中附加铺层大小、附加铺层厚度和附加铺层方向等对复合材料结构修理后承载能力的影响。

  1 有限元模型的建立

  1.1 几何结构和材料体系

  复合材料阶梯挖补修理母板尺寸为300mm×160 mm×3.6 mm;圆孔损伤直径为20mm。利用对称性, 本文建立了四分之一模型, 其几何结构如图1所示。复合材料层合板和补片的材料均为碳纤维复合材料T300/QY8911。补片的铺层顺序与母板的铺层顺序和厚度相同, 均由30个铺层组成, 每铺层厚度为0.12 mm;附加铺层的大小、方向和尺寸是变量。复合材料层合板和补片之间的胶层厚度为0.12 mm;胶层的材料为FM300-05M, 其弹性模量E为3.12 GPa, 泊松比为0.38, 剪切强度S为29.8 MPa。

  图1 复合材料阶梯挖补修理的四分之一几何模型图Fig.1 One fourth of geometrical model for step-lap repairing of composite

  

  1.2 网格划分

  图2给出了阶梯形挖补修理的整体模型网格划分。因为含孔复合材料层合板修补后的最终失效位置在修补区域, 所以在圆孔周围的网格划分较细。在计算过程中, 补片和母板之间通过胶层传递载荷, 胶层与它们通过共结点的方式传载。

  2 计算结果分析

  和多数文献一样, 母板和补片的破坏强度均采用Hashin失效准则判断, 而胶层的破坏强度采用最大剪应力失效准则判断。结合这2个失效准则得出复合材料阶梯挖补修理后的承载能力, 即有限元分析中施加于被修复损伤复合材料端部载荷的最大值。

  图2 阶梯挖补修理的有限元模型Fig.2 Finite element model of step-lap repairing

  2.1 附加铺层大小的影响

  在其他参数不变的前提下, 研究补片附加铺层大小对复合材料修补结构承载能力的影响。不变的参数主要有:补片台阶宽度为3mm, 补片附加铺层方向为45°, 铺1层;本文选取的补片附加铺层半径分别为0 mm (无附加铺层) 、28 mm、32 mm和36 mm。

  图3是不同附加铺层大小对修补层合板承载能力的影响趋势。由图3可知, 相对于无附加铺层的修补板来说, 附加铺层可以明显提高修补层合板的承载能力, 而且, 随着附加铺层尺寸的增加, 修补板的承载能力也增加。

  图3 附加铺层大小对复合材料修补承载能力的影响Fig.3 Influence of covering layer size on carrying capacity of repaired composite structure

 

  2.2 附加铺层厚度的影响

  在其他参数不变的前提下, 研究补片附加铺层厚度对复合材料修补结构承载能力的影响。不变的参数主要有:补片台阶宽度为3mm, 补片附加铺层方向均为0°, 补片附加铺层半径为32 mm;本文附加铺层分别选取1层、2层和3层, 其中单层厚度为0.12 mm。

  图4是不同附加铺层厚度对修补层合板承载能力的影响。由图4可知, 在其他参数不变的前提下, 附加铺层厚度变厚, 复合材料结构修补承载能力略有下降。因此, 在实际修补操作中, 可根据实际情况减小附加铺层的厚度。

  图4 附加铺层厚度对复合材料修补承载能力的影响Fig.4 Influence of covering layer thickness on carrying capacity of repaired composite structure

 

  2.3 附加铺层方向的影响

  在其他参数不变的前提下, 研究补片附加铺层方向对复合材料修补结构承载能力的影响。不变的参数主要有:补片台阶宽度为3mm, 补片附加铺层半径为32 mm, 铺1层;本文选取的补片附加铺层方向分别为0°、90°、45°和-45°。

  图5是不同附加铺层方向对修补层合板承载能力的影响。由图5可知, 0°附加铺层方向的修补承载能力最强, 90°附加铺层方向的修补承载能力最弱, 45°和-45°附加铺层方向的修补承载能力处于中间。这主要是因为0°方向附加铺层承受拉伸载荷的能力最强, 90°方向附加铺层承受拉伸载荷的能力最弱。

  图5 附加铺层方向对复合材料修补承载能力的影响Fig.5 Influence of covering layer direction on carrying capacity of repaired composite structure

  

  3 结论

  (1) 有无附加铺层对提高修补复合材料的承载能力有较大影响。

  (2) 附加铺层厚度对复合材料结构修补承载能力影响不大。建议实际修补时贴一层附加铺层即可。

  (3) 附加铺层方向对复合材料结构修补承载能力有明显影响, 其中外力与铺层方向成90°方向时承载能力最弱。

  参考文献
  [1]汪源龙, 程小全, 侯卫国.挖补修理复合材料层合板拉伸性能研究[J].工程力学, 2012, 29 (7) :328-334, 352.
  [2]徐建新, 张志德, 李顶河.复合材料层合板阶梯式挖补修理参数分析[J].机械科学与技术, 2011, 30 (8) :1305-1307.
  [3]徐建新, 曹小梅, 李顶河.复合材料加筋板的阶梯式挖补修理稳定性分析[J].中国民航大学学报, 2011, 30 (8) :1305-1307.
  [4]汪源龙, 程小全.拉伸载荷下挖补角对复合材料挖补修理的影响[A]//第十二届中国科学技术协会年会 (第2卷) [C].2010, 1-5.
  [5]郭霞, 关志东, 刘遂, 等.层压板双面挖补修理的拉伸性能研究及参数分析[J].复合材料学报, 2012, 29 (1) :176-182.
  [6]刘国春, 秦文峰, 杨文锋, 等.平纹编织复合材料挖补修理附加层优化研究[J].合肥工业大学学报, 2015, 38 (8) :1045-1048, 1108.

  范文一: 复合材料论文(名师推荐6篇)
  范文二: 铜铝复合材料的热处理问题研究
  范文三: 分析研究铜铝层状复合材料在各个领域的深加工研究
  范文四: MOFs复合材料在传感器和生物医药等领域的应用探究
  范文五: 探讨材料含水率及碳纤维处理方式对压敏性的影响

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