碳纤维.复合材料
碳纤维复合材料的特点和应用

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites)是一种由碳纤维和树脂(通常是环氧树脂)混合制成的高性能复合材料。
它具有许多独特的特点和广泛的应用领域:特点:高强度和轻质:碳纤维本身具有极高的强度和刚度,与其质量相比,它比许多金属更轻。
这使得碳纤维复合材料非常适合在需要高强度和轻质的应用中使用。
卓越的刚性:碳纤维复合材料具有卓越的刚性,可以在高强度负载下保持形状和结构稳定性。
抗腐蚀性:碳纤维不会腐蚀,这使得碳纤维复合材料在恶劣环境下具有耐久性。
设计自由度:制造碳纤维复合材料的过程可以根据设计要求进行定制,具有很高的灵活性,可用于各种形状和尺寸的零部件。
疲劳寿命:碳纤维复合材料通常具有良好的疲劳寿命,能够在循环负载下长时间保持性能。
电导率:碳纤维是导电的,这在一些应用中可以派上用场。
应用:航空航天领域:碳纤维复合材料广泛用于飞机和宇宙飞船的结构部件,以减轻飞机的重量,提高燃料效率,并增加飞行性能。
汽车工业:碳纤维复合材料在汽车制造中用于减轻汽车的重量,提高燃油效率和电池电动汽车的续航里程。
体育用品:用于制造高性能的自行车框架、高尔夫球杆、网球拍、滑雪板和其他体育用品,以提高强度和性能。
建筑业:在建筑结构中使用碳纤维复合材料以增强强度和耐久性,例如在桥梁、地震防护装置和建筑材料中。
能源行业:用于制造风力涡轮机叶片和油井钻具,以提高强度和耐久性。
医疗领域:用于制造医疗设备和假体,如人工心脏瓣膜、骨科植入物等。
体育和休闲:用于制造高性能自行车、高尔夫球杆、滑雪板、网球拍等体育器材。
船舶制造:在船体和船载设备中使用碳纤维复合材料,以降低船只重量并提高性能。
总之,碳纤维复合材料的高强度、轻质、刚性和耐久性使其成为多个领域的理想选择,尤其是需要高性能、低重量和高强度的应用。
在未来,随着技术的不断进步,碳纤维复合材料的应用领域还将不断扩大。
碳纤维复合材料密度

碳纤维复合材料密度碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能复合材料,具有重量轻、强度高、刚度大、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
其中,密度是衡量碳纤维复合材料性能的重要指标之一。
本文将对碳纤维复合材料密度进行探讨,以期更全面地了解碳纤维复合材料的特性。
碳纤维复合材料的密度通常指的是其单位体积的质量,常用单位为g/cm³或kg/m³。
碳纤维本身的密度很低,大约为1.75g/cm³,而树脂基体的密度一般在1.1-1.4g/cm³之间。
因此,碳纤维复合材料的密度取决于碳纤维和树脂基体的配比以及制备工艺。
一般来说,碳纤维含量越高,密度越低,强度和刚度越高。
而且,碳纤维复合材料的密度远低于金属材料,因此具有较大的优势。
碳纤维复合材料的密度对其性能有着重要影响。
首先,密度的降低可以有效减轻材料的重量,提高结构的比强度和比刚度,有利于提高材料的疲劳寿命和抗冲击性能。
其次,密度的降低有利于降低材料的惯性,提高结构的动态响应特性,有利于提高材料的振动和声学性能。
此外,密度的降低还有利于降低材料的热响应特性,提高材料的耐高温性能,有利于提高材料的耐热性和耐火性能。
然而,碳纤维复合材料的密度降低并非没有代价。
密度的降低会导致材料的成本增加,制备工艺复杂化,加工性能降低,容易出现开裂、变形等问题。
因此,在实际应用中,需要综合考虑材料的性能和成本,选择合适的密度范围。
同时,也需要不断开展新材料、新工艺的研发,以期在保证性能的前提下降低材料的密度,提高材料的竞争力。
综上所述,碳纤维复合材料的密度是其重要的性能指标之一,密度的降低有利于提高材料的比强度、比刚度、疲劳寿命、抗冲击性能、振动和声学性能、热响应特性等,但也会增加材料的成本、制备工艺复杂化、加工性能降低等。
因此,在实际应用中需要综合考虑各种因素,选择合适的密度范围,不断开展新材料、新工艺的研发,以期提高材料的竞争力。
又轻又硬的材料

又轻又硬的材料
碳纤维复合材料是一种又轻又硬的材料,它由碳纤维和树脂基
体组成,具有优异的机械性能和轻质化特点。
碳纤维复合材料在航
空航天、汽车工业、体育器材等领域有着广泛的应用,成为现代工
程材料中的瑰宝。
首先,碳纤维复合材料的轻质化特点使其成为理想的替代材料。
碳纤维的比重很小,只有钢铁的四分之一,因此制成的复合材料非
常轻盈。
这种轻质化特点使得碳纤维复合材料在航空航天领域有着
广泛的应用,可以大幅减轻飞机和航天器的重量,提高其燃料效率
和飞行性能。
其次,碳纤维复合材料具有优异的硬度和强度。
碳纤维本身具
有很高的拉伸强度和模量,是常见的金属材料的数倍甚至数十倍。
而且,碳纤维与树脂基体的复合结构使得材料具有很好的抗压性和
抗弯性。
因此,碳纤维复合材料在汽车工业中可以用于制造车身和
零部件,提高汽车的安全性和性能。
此外,碳纤维复合材料还具有优异的耐腐蚀性和耐磨性。
由于
碳纤维本身具有很好的化学稳定性,不易受到酸碱等化学物质的侵
蚀。
同时,碳纤维复合材料的表面可以进行特殊的处理,提高其耐
磨性能,使其在体育器材和工程结构中有着广泛的应用前景。
总的来说,碳纤维复合材料作为一种又轻又硬的材料,具有很
多优异的性能和广阔的应用前景。
随着科技的不断进步,碳纤维复
合材料将会在更多领域展现其独特的魅力,为人类创造更多的奇迹。
碳纤维复合材料的种类、环境应用及其发展趋势

碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂组成的复合材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、运动器材、建筑材料等领域。
随着对环境友好材料的需求不断增加,碳纤维复合材料的环境应用也呈现出日益重要的趋势。
一、碳纤维复合材料的种类1.碳纤维布碳纤维布是由碳纤维经过编织或无纺工艺而成的材料,具有高强度、高模量、轻质等特点,常用于航空航天领域。
2.碳纤维复合材料板碳纤维复合材料板是由碳纤维布经过树脂浸渍、层叠、压制而成的板状材料,具有优异的机械性能和耐腐蚀性能,常用于汽车制造领域。
3.碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料是将碳纤维与树脂等材料复合而成的新型材料,具有强度高、耐高温等特点,常用于航空航天、船舶制造领域。
二、碳纤维复合材料的环境应用1.减少能源消耗碳纤维复合材料具有轻质、高强度的特点,能够降低汽车、航空器等交通工具的重量,减少燃料消耗,有利于环境保护。
2.提高能源利用效率碳纤维复合材料具有优异的机械性能和耐腐蚀性能,能够延长设备的使用寿命,提高能源利用效率,减少资源浪费。
3.降低环境污染碳纤维复合材料具有优异的耐腐蚀性能和抗老化性能,能够降低设备的维护成本,减少环境污染。
三、碳纤维复合材料的发展趋势1.环保可持续随着环保意识的提高,碳纤维复合材料的环保性能将越来越受到重视,未来发展将更加偏向于环保可持续。
2.多领域应用碳纤维复合材料将逐渐应用于更多的领域,包括建筑材料、新能源领域等,拓展发展空间。
3.优化性能未来碳纤维复合材料将通过技术创新和工艺改进,进一步优化性能,满足不同领域的需求。
个人观点和理解作为一种高性能复合材料,碳纤维复合材料在环境应用方面具有巨大潜力。
通过不断的技术创新和工艺改进,碳纤维复合材料的性能将得到进一步提升,应用领域也将得到拓展,为环境保护和可持续发展作出更大的贡献。
总结回顾通过本文的介绍,我们了解了碳纤维复合材料的种类、环境应用及其发展趋势。
碳纤维复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,在减少能源消耗、提高能源利用效率和降低环境污染方面具有重要的作用。
碳纤维复合材料特点

碳纤维复合材料特点以下是 9 条关于碳纤维复合材料特点的内容:1. 碳纤维复合材料那可真是轻得要命啊!你想想看,就像一片羽毛一样,却有着超强的强度。
就好比一只小小的蚂蚁,能举起比它自身重好多倍的东西,牛不牛?比如那些高端的赛车,用了碳纤维复合材料,速度那叫一个快!2. 嘿呀,碳纤维复合材料的强度简直逆天了好不好!这就像是钢铁侠的盔甲,坚不可摧啊!你看那些航空航天器,用了它,就能在恶劣的环境中安然无恙,厉害吧!3. 碳纤维复合材料的耐腐蚀性能特别棒哦!简直就是个不会被侵蚀的小勇士。
就像在恶劣的海洋环境中依然闪闪发光的珍珠,能长时间保持良好状态。
很多化工厂的设备用它,可省心了呢!4. 哇塞,碳纤维复合材料的耐高温性能可不是吹的!那简直就是火焰中的小强啊。
好比火山口的岩石,任凭高温炙烤依然安然无恙。
一些高温工作的场合用它,那可真是太合适了!5. 碳纤维复合材料的可设计性很强哟!就如同一块神奇的乐高积木,可以被随心所欲地拼成各种形状和结构。
复杂的产品设计对于它来说,小意思啦!6. 碳纤维复合材料的稳定性那是杠杠的!像一座屹立不倒的山峰,不管遇到什么情况都纹丝不动。
很多精密仪器用它来保证准确性,效果超赞的呀!7. 咦,碳纤维复合材料的耐磨性也很出色呢!这不就是悬崖上久经风沙的石头嘛,怎么磨损都不怕。
像一些容易磨损的机械部件用了它,使用寿命大大延长啦!8. 碳纤维复合材料的减震效果非常好啊!就像一个温柔的怀抱,能把震动都缓冲掉。
那些需要减少震动的设备有了它,简直太幸福啦!9. 碳纤维复合材料真是优点多多啊!轻、强、耐腐蚀、耐高温……各种厉害的特点它都有,这简直就是材料界的明星啊!在各种领域都能大放异彩,未来肯定会越来越重要!。
碳纤维复合材料的成型工艺

碳纤维复合材料的成型工艺一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维增强体和树脂基体组成的新型高性能材料。
它以其轻质、高强度、高刚度、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能,在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑结构等领域得到了广泛的应用。
本文将探讨碳纤维复合材料的成型工艺,分析其重要性、挑战以及实现途径。
1.1 碳纤维复合材料的特点碳纤维复合材料的特点主要包括以下几个方面:- 轻质高强:碳纤维具有很高的比强度和比模量,使得复合材料在保持轻质的同时,具有很高的承载能力。
- 高刚度:碳纤维复合材料的刚度远高于传统材料,可以提供更好的结构稳定性。
- 耐疲劳:碳纤维复合材料具有优异的耐疲劳性能,适用于承受反复循环载荷的应用。
- 耐腐蚀:碳纤维复合材料对多种腐蚀性介质具有很好的抵抗力,适用于恶劣环境。
1.2 碳纤维复合材料的应用领域碳纤维复合材料的应用领域非常广泛,包括但不限于以下几个方面:- 航空航天:用于飞机结构、发动机部件等,以减轻重量、提高性能。
- 汽车制造:用于车身、底盘等部件,以提高燃油效率和车辆性能。
- 体育器材:用于自行车、网球拍、高尔夫球杆等,以提供更好的运动性能。
- 建筑结构:用于桥梁、高层建筑等,以提高结构的承载能力和耐久性。
二、碳纤维复合材料的成型工艺碳纤维复合材料的成型工艺是实现其优异性能的关键环节。
不同的成型工艺会影响材料的性能和应用范围。
2.1 预浸料成型工艺预浸料成型工艺是一种常用的碳纤维复合材料成型方法。
该工艺首先将碳纤维与树脂基体预先混合,形成预浸料,然后在模具上铺设预浸料,通过热压或真空袋压等方法固化成型。
预浸料成型工艺具有成型效率高、产品质量好等优点。
2.2 树脂传递模塑成型工艺树脂传递模塑(RTM)成型工艺是一种先进的复合材料成型技术。
该工艺通过将树脂注入闭合模具中,使树脂在模具内流动并浸润碳纤维,最终固化成型。
RTM工艺可以实现复杂形状的制品成型,且具有较低的生产成本。
碳纤维复合材料的分类
碳纤维复合材料的分类
以下是 7 条关于碳纤维复合材料分类的内容:
1. 短纤维碳纤维复合材料呀,就好像是一群小士兵紧密地排列在一起执行任务!你想想看,那些汽车的内饰件很多不就是用它来制造的嘛,让车子更轻便又结实。
2. 连续纤维碳纤维复合材料呢,这可牛了,就如同坚韧的绳索一样强大!飞机的某些部件不就是用这个嘛,保证了飞行的安全和高效,厉害吧!
3. 编织碳纤维复合材料呀,这不就像是精心编织的布一样嘛!在高端的体育器材里经常能看到它的身影,让运动员们如虎添翼呀!
4. 颗粒增强碳纤维复合材料,嘿,这就好似给材料里加了一份特别的力量调料!一些耐用的工具上就用了它,能更耐用哦!
5. 层合碳纤维复合材料,哇哦,就好像是一层层叠起来的坚固堡垒!在航天器上经常用到呢,助力探索浩瀚宇宙,这多牛啊!
6. 纳米碳纤维复合材料,听着就很高科技对不对,简直就是微观世界里的小能手啊!某些电子设备可少不了它,让科技更酷炫呢!
7. 混杂碳纤维复合材料,这可有趣了,就像是各种厉害角色的大融合!在一些特殊的工程领域中大展身手呢,起到意想不到的效果呀!
我觉得碳纤维复合材料的这些分类真的是各有千秋,都为我们的生活和科技发展带来了巨大的助力呀!。
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀和耐磨损等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶建造、体育器材等领域。
本文将从碳纤维复合材料的制备工艺、性能特点及应用领域等方面进行介绍。
首先,碳纤维复合材料的制备工艺包括预浸料制备、层叠成型、固化和后处理等步骤。
预浸料是将碳纤维与树脂预先混合,形成一种浸渍了树脂的碳纤维布,以便于后续的成型加工。
层叠成型是将预浸料铺在模具中,按照设计要求依次叠加,形成所需的复合材料结构。
固化是通过加热或加压等方式使树脂固化,使碳纤维与树脂基体充分结合。
最后进行后处理,包括修整、表面处理等工艺,以提高复合材料的表面质量和性能。
其次,碳纤维复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀和耐磨损等优点。
碳纤维的比强度和比模量都很高,比重却很低,因此碳纤维复合材料具有很高的强度和刚度,同时又非常轻便。
此外,树脂基体的耐腐蚀性能和碳纤维的耐磨损性能也使得碳纤维复合材料在恶劣环境下有着良好的表现。
因此,碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天领域,用于制造飞机机身、机翼等部件,以减轻飞机重量,提高飞行性能。
同时,汽车制造业也将碳纤维复合材料应用于汽车车身、悬挂系统等部件,以提高汽车的安全性和燃油经济性。
在船舶建造领域,碳纤维复合材料可以用于制造船体结构、船舶内部装饰等部件,以提高船舶的航行性能和舒适性。
此外,碳纤维复合材料还被广泛应用于体育器材制造,如高尔夫球杆、自行车车架等,以提高器材的性能和使用寿命。
综上所述,碳纤维复合材料具有制备工艺简单、性能优异、应用广泛等特点,是一种具有很高发展潜力和广阔市场前景的材料。
随着科技的不断进步和人们对轻质高强材料需求的增加,碳纤维复合材料必将在未来得到更广泛的应用和发展。
碳纤维复合材料的性能及应用
碳纤维复合材料的性能及应用首先,碳纤维复合材料具有高强度和轻质的特点。
碳纤维本身具有很高的强度和刚度,其强度可以达到钢的10倍以上,而密度却只有钢的四分之一左右。
这使得碳纤维复合材料具有优秀的比强度和比刚度,能够在保证结构强度的同时减轻整体重量,适用于要求轻质高强度的领域,如航空、航天和汽车等。
其次,碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
由于碳纤维本身不易受化学物质侵蚀,所以碳纤维复合材料能够在恶劣环境下长时间使用,不易腐蚀变形。
此外,碳纤维具有良好的摩擦性能,能够承受较大的摩擦力,同时又不会产生摩擦磨损,因此适用于制造高速运动部件和耐磨材料。
另外,碳纤维复合材料还具有优异的导电性和导热性。
由于碳纤维本身是导电材料,因此碳纤维复合材料能够有效地导电,广泛应用于电子、航空航天等领域。
此外,碳纤维还具有良好的导热性能,能够迅速传热,因此适用于制造导热材料和散热结构。
此外,碳纤维复合材料还具有良好的耐高温性和隔热性。
由于碳纤维的熔点较高,所以碳纤维复合材料能够在高温环境下保持较好的性能,适用于高温工艺和高温设备。
此外,由于碳纤维的导热性较低,所以碳纤维复合材料还具有良好的隔热性能,能够隔绝热量的传导,使其广泛应用于隔热材料和保温材料领域。
总的来说,碳纤维复合材料由于其优异的性能,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑、电子等领域。
例如,飞机机身、航天器、汽车车身和部件、高尔夫球杆、网球拍、自行车框架等都可以采用碳纤维复合材料制造,以提高其强度、刚度和耐用性。
另外,在建筑领域,碳纤维复合材料还可以用于制造楼板、隔墙和构件等,以减轻建筑物自重和提高抗震性能。
此外,在电子领域,碳纤维复合材料还可以用于制造导热板、散热片和EMI屏蔽材料等,以提高电子产品的散热性能和抗干扰能力。
总之,碳纤维复合材料具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐磨、导电、导热、耐高温等优异的性能,因此被广泛应用于各个领域,为现代工业的发展做出了重要贡献。
碳纤维复合材料论文
碳纤维复合材料论文导言碳纤维复合材料(CFRP)是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料。
随着科技的进步,CFRP在航空航天、汽车工业、体育用品等领域中得到了广泛的应用。
本论文将就CFRP的制备方法、性能特点以及应用前景进行详细探讨。
1. CFRP的制备方法CFRP的制备方法通常包括纺丝、预浸料、固化和成型四个步骤。
1.1 碳纤维纺丝碳纤维是由多个碳纤维丝束组成的。
纺丝过程中,先将碳纤维丝束在高温下拉伸,然后进行表面处理,以增加纤维与树脂的粘合性能。
1.2 预浸料制备预浸料是将纺丝得到的碳纤维与树脂基体进行浸渍得到的材料。
树脂基体一般采用环氧树脂。
预浸料制备过程中需要控制纤维的含量、纤维间的排列方式以及树脂的渗透性。
1.3 固化固化是指通过加热或加压将树脂基体中的单体或低分子量聚合物转变为高分子量聚合物的过程。
固化可以提高CFRP的强度和刚度。
1.4 成型成型是将固化后的预浸料经过特定形状的模具加热或加压成型,得到最终的CFRP产品。
2. CFRP的性能特点CFRP具有许多优良的性能特点,使其成为许多领域的首选材料。
2.1 高强度和高刚度相比于传统的金属材料,CFRP具有更高的强度和刚度。
其拉伸强度可以达到2000 MPa,弹性模量可以达到150 GPa以上。
2.2 轻质CFRP的密度大约为1.6 g/cm³,相比于钢材(7.8 g/cm³)和铝材(2.7g/cm³),CFRP具有更轻的重量优势。
2.3 抗腐蚀性由于CFRP的主要组成部分是碳纤维和树脂基体,它具有优良的抗腐蚀性能,不易受潮湿环境、化学物质和气候变化的影响。
2.4 热稳定性CFRP具有较高的热稳定性,可以在高温环境下长期使用而不发生形变或脆化。
2.5 高耐疲劳性由于CFRP的高强度和高刚度,它具有出色的耐疲劳性能,适用于长期受到重复加载的应用场景。
3. CFRP的应用前景随着CFRP技术的不断发展,其在各个领域的应用前景十分广阔。
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我国碳纤维增强复合材料【摘要】碳纤维复合材料(CFRP)作为一种先进的复合材料,具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好等一系列优点,在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用。
文章通过对碳纤维在行业中的广泛应用及现状分析,对国内碳纤维复合材料市场的问题与前景进行了探讨。
【关键词】碳纤维复合材料;体育休闲用品;结构加固工程一、我国CFRP体育休闲用品的发展情况我国在八十年代初开始研制CFRP体育运动器材。
1983哈尔滨玻璃钢研究所研制的CFRP羽毛球拍,1987年研制成功碳纤维/玻璃纤维混杂增强环氧树脂的蜂窝夹层结构四人皮艇。
八十年代中期,由于中国的改革开放政策和劳动力低廉等原因,台湾逐步把劳动力密集,污染严重的CFRP体育器材制造业转往大陆沿海地区。
例如,台湾80%的高尔夫球杆、40.50%的网球拍、羽毛球拍,60%以上的自行车架制造业转移到深圳、东莞、福州和厦门等地;一些发达国家也把该种体育器材制造业转来中国。
例如,韩国把其大部分CFRP钓鱼杆制造业转来中国天津、威海和宁波等地。
据统计,2002年国产CFRP钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍、自行车等已分别占到世界同类产品产量的60%、60%、75%、65%。
这些CFRP体育休闲用品所消耗的CF量,约占当年世界CF消耗总量的16%。
然而,由于国际CFRP体育休闲用品已处于饱和状态,今后这方面产品将基本上处于稳定状态,年增长速度大体在1%左右。
二、结构加固工程已成为CFRP产业新的增长点中国从1997年开始从国外引入CFRP加固混凝土结构技术,并开始进行相关研究,由于其巨大的技术优势,在短短的时间内很快形成研究和工程应用的热点。
目前国内已有国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心、清华大学、东南大学、天津大学、北京航空航天大学、北京化工大学、中国建筑科学研究院等数十个高校和科研院所先后开展了CF加固建筑结构的研究,已完成多项研究课颗,发表研究论文100多篇。
在材料开发、加固土木建筑结构技术和设计计算理论等方面,取得一批接近国际先进水平的研究成果。
由于中国具有世界上最为巨大的土木建筑市场,CFRP加固建筑结构工作将呈现不断增长的趋势。
如2001年全国用于结构加固的CF量仅12吨,2003年就达到140吨,2004年将达230吨,2010年将跃升至850吨。
三、CFRP在中国能源开发中的巨大需求随着地球上油田进行三期开采期,打的油井越来越深,为了提高开采效率,世界上许多国家都在探索采用CFRP抽油杆。
在油田深井使用CFRP抽油杆具有明显优势:首先,该抽油杆只是同类钢杆重量的1/8~1/10,甚至更轻;其次,采用CFRP抽油杆时地面装备显著减少,如可降低抽油机机型,节约地面设备投资5.8万元;节能效果显著,因此采用CFRP 抽油杆是抽油杆的一次革命。
中国各油田正在使用的金属抽油杆超过1亿米,其中每年更新或新增2600万米。
据北京化工大学预测,至2008年可能有8%~10%更新或新增的油杆用CFRP杆取代,则为200.260万米,CF用量为1.6吨/万米,共需CF320.420吨。
至2010年如果按15%的取代量计算,则CF消耗量达624吨。
目前国内已有三家生产CFRP抽油杆的企业,共有12条生产线。
有的企业正在研制CFRP抽油杆,并积极准备建设。
四、CFRP用于新型节能环保汽车1.目前德国宝马公司率先在开发和试验高强度轻量化的CFRP车体板和其它部件,所用CF 与Zoltek公司生产的大丝束产品。
美国自90年代后期因对环保问题越来越重视CF在未来车辆中的应用。
1994年美国政府和工业部门开始出台联合开发先进车辆技术的计划(PNGV)。
目标是改进车辆的效能,降低污染物的排放并满足用户的各种需求。
专家预测,未来环保型汽车每年所消耗的CF量将以万吨计。
2010年中国汽车产量将突破年产1千万辆大关。
新型节能型环保型汽车是未来汽车发展方向。
为了和国际接轨,中国将来也必定要大量制造这类汽车,届时汽车工业将成为中国CFRP的巨大市场。
五.碳纤维的相关试验及应用现状研究调查本项目在广泛深入研究国内外既有混凝土结构损伤破坏的原因及常用加固方法的基础上,对桥梁、吊车梁、轨枕、海洋结构、压力机构和核反应堆安全壳等经常承受循环次数较多而重复荷载较大的结构,在长期的反复荷载的作用下极容易发生疲劳破坏的现状,研究了如何提高既有结构物的抗剪疲劳性能,延长其使用寿命的问题。
碳纤维材料以其质轻高强、耐腐蚀、耐疲劳、施工方便等一系列优点被越来越多的应用于结构加固工程中。
本项目对碳纤维布加固技术对延长混凝土结构的抗剪疲劳寿命进行了较系统的研究。
通过5根钢筋混凝土梁的抗剪疲劳加固试验,可以得到以下结论:(1)碳纤维布加固钢筋混凝土梁后,在疲劳荷载作用下,碳纤维布能够明显降低加固梁中的箍筋应变。
对于完好加固梁,粘贴碳纤维布后,箍筋应变减小达到40%一50%;对于损伤加固梁,箍筋应变减小达到20%一40%。
(2)随着疲劳次数的增加,碳纤维应变不断增大,且碳纤维布用量越大,其应变值越小。
相比来看,粘贴4Omm碳纤维布的加固梁碳纤维应变相对于粘贴20mm碳纤维布的加固梁减小10%一40%左右。
(3)箍筋和碳纤维应变均是在疲劳的前10万次增长较快,几乎可以达到总应变的70%一90%,其后增长趋于稳定,这与疲劳损伤的一般规律是一致的。
(4)完好加固梁中碳纤维应变明显大于箍筋应变,而损伤加固梁中碳纤维应变则小于箍筋应变,且随着疲劳次数的增加,四根加固梁中碳纤维所承担的剪力比例均不断增大。
对于完好加固梁,碳纤维应变占到箍筋和碳纤维总应变的50%一70%;对于损伤加固梁,碳纤维应变占到箍筋和碳纤维总应变的30%一50%。
(5)在疲劳荷载作用下,碳纤维布能够限制斜裂缝的开展,增强结构的疲劳抗剪能力。
与未加固梁相比,完好加固梁的斜裂缝开展较慢且延伸高度较低,主斜裂缝宽度减小42%一46%;损伤加固梁在粘贴碳纤维布后,已产生的斜裂缝有所闭合,后续的斜裂缝发展减慢,主斜裂缝宽度也减小34%~39%。
(6)碳纤维布用量越大,抗剪疲劳加固效果越好。
研究发现,在相同条件下‘,粘贴40mm 碳纤维布的加固梁箍筋应变比粘贴ZOmm碳纤维布的加固梁减少20%一30%,斜裂缝宽度也较小。
武汉理工大学硕士学位论文(7)碳纤维布对完好梁的抗剪疲劳加固效果优于损伤梁。
从试验结果来看,粘贴碳纤维布后,完好梁的箍筋应变比损伤梁的箍筋应变减少15%一30%,碳纤维应变占箍筋和碳纤维总应变的比例则增大50%一80%,可见在完好加固梁中碳纤维布的疲劳抗剪作用得到了充分的发挥。
因此,在实际加固工程中,建议尽量卸载并处理好裂缝后再粘贴碳纤维布进行加固。
(8)碳纤维布加固钢筋混凝土梁后,其抗剪疲劳寿命明显增加。
从疲劳寿命预测结果来看,粘贴碳纤维布后,完好加固梁的抗剪疲劳寿命提高较明显,而改变碳纤维布用量对损伤加固梁抗剪疲劳寿命的提高程度影响较大,且碳纤维布用量越大,加固梁的抗剪疲劳寿命提高得越多。
外荷载,在受荷过程中相互作用,各材料应力相互调整。
各材料的相互作用和应力的相互调整将直接影响碳纤维布在不同受荷阶段的发挥水平,特别是屈服荷载后,碳纤维布高强性能发挥充分与否主要决定于钢筋流幅大小,流幅大,碳纤维布发挥就充分,反之,碳纤维布发挥就小。
预应力加固梁承载力提高值在开裂荷载时大于非预应力梁,在破坏荷载时小于非预应力梁,在屈服荷载时又与非预应力梁相当,正是不同荷载阶段,混凝土、钢筋和碳纤维布相互作用的受力机理反映。
(3)梁压裂后再采用碳纤维布加固,其承载力与未压裂的加固梁相比,除开裂荷载略小外,屈服荷载和破坏荷载均大于未压裂的加固梁。
因此,实际工程中只要梁的裂缝开展宽度不太大(一般小于o.3mm),采用碳纤维布加固后,其加固效果与未损坏梁的加固补强效果相当。
(4)当加固梁的碳纤维布粘贴层数多于一层时,应考虑碳纤维布共同工作系数粉值的影响。
影响粉值的因素很多,但主要与钢筋品种、配筋率、加固方式、粘结剂性能和施工质量等有关。
通过本试验研究统计分析建议:粘贴一层碳纤维布时,共同工作数粉,一1.0;粘贴二层时叮2一0.81,若可判断碳纤维布发生拉断破坏,可取粉2一0.88;粘贴三层、四层碳纤维布时可取跳一住70、场一0.58。
(5)加固梁的钢筋品种和配筋率对碳纤维布的发挥程度有很大的影响,本试验研究表明,碳纤维布承载力发挥程度与加固梁的配筋率和钢筋级别成反比,即配筋率越大,钢筋级别越高,则碳纤维布承载力发挥程度越小。
(6)临近破坏荷载时,剪弯段内粘贴的U形碳纤维布箍条出现拉断、剥离、部分撕裂和扭曲变形,钢压板出现错位或螺栓被剪断等破坏现象。
这表明该二项加固措施可起到提高加固梁承载力的作用,试验结果表明,实施钢压板措施时,加固梁的极限承载力可提高2.5%以上。
(7)碳纤维布粘结剂性能对梁的加固质量有很大影响,同时它还制约施工方法和施工质量。
目前我国粘结剂生产厂家较多,且各厂家产品性能指标检测手段不统一。
因此,在实际工程应用中,应选择几家产品在同一质检部门进行各项性能指标的检测及进行必要的模型加固对比试验,以选择最优产品,达到高质量加固混凝土梁的目的。
4.碳纤维布加固梁刚度分析(1)碳纤维布对加固梁的变形有约束作用,这种约束作用随荷载加大和碳纤维布粘贴层数的增多而越加明显。
但碳纤维布对非预应力梁变形的约束作用要优于预应力梁,因此碳纤维布对非预应力加固梁刚度的贡献要大于预应力加固梁。
顶压应变增大。
破坏荷载时,基准梁梁顶和梁底应变远大于加固梁梁顶和梁底应变,基准梁梁顶达混凝土极限压应变,约为3000声。
,加固梁梁顶为混凝土峰值应变,约为2000声。
,基准梁梁底拉应变约为加固梁应变的2.1倍。
这反映了在达到破坏荷载时,碳纤维布充分发挥了补强加固作用,它增强了梁的刚度,提高了梁的承载力,减小了梁的变形。
(2)开裂荷载时,预应力梁梁顶、梁底混凝土应变值均比非预应力梁约大170声。
,这是预应力梁梁底混凝土预压应力产生的初始压应变造成的。
预应力梁在荷载作用下,梁开裂时梁底混凝土经历从压应变至拉应变的转化过程,因此在达到开裂荷载时,预应力加固梁碳纤维布发挥程度要略好于非预应力加固梁。
(3)在相同荷载作用下,预应力梁钢筋和碳纤维布应变明显小于非预应力梁应变值。
这主要因为预应力梁梁底混凝土抗拉能力强,使梁的钢筋和碳纤维布应变显著滞后于非预应力梁。
(4)从开裂荷载至屈服荷载阶段,非预应力梁钢筋和碳纤维布的应变增大率基本为一常量,而预应力梁钢筋和碳纤维布的应变增大率为一变量,它随荷载的加大而增加。
这表明预应力梁在开裂荷载后,随荷载加大,梁底混凝土逐渐退出抗拉工作,而它的预加抗拉应力由钢筋和碳纤维布承担,使钢筋和碳纤维布应力产生重分布。