三明治式复合阻尼钢板的结构特点及焊接现状
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复合钢板焊接工艺评定详解随着工业技术的不断发展,越来越多的产品采用了复合材料,特别是在钢材行业中,复合钢板得到了广泛应用。
复合钢板在结构中具有高强度、耐磨损、抗腐蚀等优点,因此在船舶、机械、建筑等领域中的应用越来越广泛。
但是,复合钢板的焊接工艺评定却是一个重要的问题,因为不合适的焊接工艺往往会严重危害结构的强度和其他性能。
复合钢板的组成复合钢板是由中心层和两层外层组成的。
中心层通常是高强度、耐磨合金钢板,而外层则是普通钢板。
由于两层板材材质不同且性能不同,因此,在焊接过程中很容易出现各种问题。
复合钢板焊接中可能遇到的问题复合钢板焊接时可能出现的问题包括:焊缝裂纹、异种材料的粘结、热影响区、焊接变形和冷裂纹等。
由于复合钢板的特殊性质,这些问题很难避免,但是采用适当的焊接工艺可以最大程度地减少这些问题。
复合钢板焊接工艺评定中的影响因素复合钢板的焊接工艺不仅仅涉及焊接设备和焊接材料,还涉及到很多其他因素。
下面是一些可能会影响焊接工艺的因素:焊接材料选择合适的焊接材料非常重要,因为它们会直接影响到焊接接头的性能。
焊接材料需要与钢板材料相匹配,同时也需要考虑到所需的焊接性能和成本问题。
焊接设备焊接设备是影响焊接质量的重要因素。
选择合适的设备可以保证焊接的质量和稳定性,从而减小焊接过程中出现问题的可能性。
焊接工艺焊接工艺是复合钢板焊接评定的重要组成部分。
合适的焊接工艺可以减少焊接缺陷的出现,确保焊接接头的性能和质量。
焊接工艺的选择应该考虑材料的厚度、板材尺寸、板材间距、电流和焊接速度等因素。
在焊接过程中的控制焊接过程的控制也是决定焊接接头质量的一个因素。
在焊接过程中应该注意控制焊接的电流、电压和温度,同时还应该注意保护焊接接头免受氧化和其他污染物的侵蚀。
焊接工艺评定在复合钢板焊接前,应该对焊接工艺进行评定。
评定焊接工艺的目的是为了确定不同焊接工艺的适宜性。
以下是评定焊接工艺的步骤:1. 设计焊接工艺试验在评定焊接工艺之前,应该设计好相应的焊接工艺试验。
三明治结构碳纤维复合材料制作流程一、材料准备制作三明治结构碳纤维复合材料需要准备以下材料:碳纤维布、树脂和填充物。
碳纤维布是由高强度碳纤维纱线编织而成的,树脂是用于固化和粘合碳纤维布的材料,填充物用于增强复合材料的性能。
二、模具准备根据所需产品的形状和尺寸,制作相应的模具。
模具应具有一定的强度和耐磨性,以确保复合材料的成型质量。
三、模具涂层在开始制作之前,需要在模具表面涂上一层防粘剂,以防止复合材料在成型过程中粘附在模具上,从而实现易脱模的效果。
四、复合材料层叠将碳纤维布与树脂按照一定的层次顺序叠放在模具中。
在每层碳纤维布上均匀涂抹一层树脂,并加入适量的填充物。
重复以上步骤,直至达到所需的厚度和层数。
五、真空抽气将叠放好的碳纤维布与树脂的复合材料置于真空袋中,并通过真空泵抽取袋内的气体。
这样做的目的是去除复合材料中的气泡,确保制作出的复合材料的致密性和强度。
六、固化加热将真空袋密封好后,将其放入烘箱中进行固化加热。
根据树脂的性质和要求的固化时间,将烘箱温度设定在适当的数值,并保持一定的时间。
这样可以使树脂固化,完成复合材料的成型。
七、冷却处理在固化加热完成后,将复合材料从烘箱中取出,进行冷却处理。
冷却处理可以提高复合材料的强度和硬度,并使其达到最佳的物理和化学性能。
八、修整加工将成型的复合材料修整至所需的尺寸和形状。
使用切割工具、打磨工具等进行修整加工,以确保产品的外观和尺寸的精确度。
九、表面处理根据产品的要求,对复合材料的表面进行处理。
可以采用打磨、喷漆、抛光等方法,以提高产品的外观效果和表面光滑度。
十、质量检验对制作完成的复合材料进行质量检验。
主要包括外观检查、尺寸检查、物理性能测试等项目,以确保产品符合设计要求和标准。
十一、包装和存储将合格的复合材料进行包装,并妥善存放。
合理的包装和存储可以避免复合材料在运输和使用过程中的损坏,并延长其使用寿命。
通过以上的制作流程,我们可以制作出具有优异性能的三明治结构碳纤维复合材料。
现代经济信息全钢三明治板的强度及失效模式的研究现状分析蒋小霞 张天星 刘俊萍 宁夏大学机械工程学院摘要:在美国、德国和中国分别提出“先进制造业伙伴关系(AMP)”、 “工业4.0(Industry4.0)”和“中国制造2025(Made in China 2025)”新一轮制造业改革的浪潮下,产品轻量化理念备受关注。
全钢三明治板是一种新型轻质高强结构,在舰船轻量化领域有着广阔的应用前景。
以舰船轻量化为应用背景,主要从三明治板的结构类型、全钢三明治板的制造方法和全钢三明治板的强度及失效模式三方面进行综述,发现在全钢三明治板的强度及失效的研究中有3个方面的问题亟待解决:需尽快解决全钢三明治板在较低载荷时接头开裂而致使承载能力得不到充分发挥的问题;焊接接头失效后的维护和再制造问题;探索并找寻新的结构设计及优化方法,进而开展大量试验研究,并结合数值计算,降低总体舰船的设计风险。
关键词:全钢三明治板;强度;焊接接头中图分类号:TB383.4 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)036-000328-02全钢三明治板(All Steel Sandwich Panels)是一种设计灵活、性能优异的新型轻质高强结构,不仅具有高比强度、高比刚度、冲击性能良好和耐碰撞等优异特点,而且其结构可以模块化设计和制造,因此近年来引起了国内外研究者的青睐。
目前,国外全钢三明治板已成功应用于船舶、汽车、建筑、桥梁等众多领域[1]。
全钢三明治板属于复合材料范畴,是一类由上、下面板以及诸如波纹型、蜂窝型、桁架型等全钢夹芯构成的一种结构板,这种结构特征决定其力学性能具有各向异性的特点。
在面板和芯板所构成的空心部分填充一些低密度的高分子材料或者泡沫金属能进一步提升其抗冲击,隔热,防腐等性能。
实际上,早在1950年,人们认识到金属三明治板的“夹芯效应”,提议将其作为一种新的工业分支来发展。
但因为当时的激光功率发生器十分昂贵,以致制造成本太高,市场难以接受,金属三明治板在当时并未发展起来。
复合钢板的成型加工及性能优化复合钢板是一种通过将两种或多种不同材料的薄板层叠在一起形成的复合材料。
它具有结构性能优良、重量轻、抗腐蚀性强等优点,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
在复合钢板的制造过程中,成型加工是一个关键的环节,同时也是影响其性能优化的重要因素之一。
本文将探讨复合钢板的成型加工及性能优化的相关内容。
首先,复合钢板的成型加工过程可以分为预压、热压和冷却三个阶段。
预压阶段是为了减小层间气泡,提高复合界面的连接强度。
热压阶段是将复合材料加热至一定温度,同时施加压力使其层间结合更紧密。
冷却阶段则是将复合材料冷却至室温,使其固化。
在成型加工过程中,应注意控制材料温度、压力和成型速度,以保证复合钢板的成型质量。
其次,性能优化是复合钢板制造过程中的一个关键问题。
性能优化包括提高复合材料的强度、硬度、耐磨性、耐蚀性等方面的性能。
下面将介绍几种常用的性能优化方法。
第一种方法是通过调整复合钢板的层序和层厚比来优化性能。
层序指的是不同材料层的堆叠顺序,层厚比指的是不同材料层的厚度比例。
通过调整层序和层厚比,可以改变复合材料的力学性能、热性能等特性,从而满足不同的使用需求。
第二种方法是通过选择合适的粘结剂来优化性能。
复合钢板中的粘结剂对其性能有重要影响。
良好的粘结剂能够提高复合材料的层间结合强度,增加其整体强度和韧性。
因此,在选择粘结剂时应考虑其黏度、粘结强度、耐高温性等特性。
第三种方法是通过表面处理来改善性能。
复合钢板的表面处理可以包括抛光、喷砂、涂覆等工艺,目的是去除表面缺陷、提高表面平整度和光洁度。
通过表面处理,可以提高复合材料的耐磨性、防腐性和耐用性。
第四种方法是通过添加纳米填料来提高性能。
纳米填料具有较大的比表面积和高活性,可以增加复合材料的强度、硬度和耐磨性。
同时,纳米填料还可以改善复合材料的导热性能和电导性能。
除了上述方法,还有一些其他的性能优化措施,如控制合金元素含量,调整热处理工艺等。
复合钢的阻尼性能研究及应用前景评估随着科技的进步和社会的发展,工程结构对阻尼材料的需求越来越高。
目前,复合钢作为一种新型阻尼材料,备受关注。
本文将对复合钢的阻尼性能进行研究,并评估其在工程实践中的应用前景。
1. 引言复合钢是一种由两种或多种金属组成的材料,其通过结合各种金属的优点来提高材料的性能。
阻尼性能是指材料减震和消耗能量的能力。
复合钢由于其材料组合的特殊性,具备较好的阻尼性能,因此备受研究者的关注。
2. 复合钢的阻尼机制复合钢的阻尼性能是由其组分之间的内摩擦和能量耗散过程所决定的。
在外界作用下,各组分之间的相对运动会产生内摩擦力,从而使材料吸收和消耗能量。
此外,复合钢的阻尼性能还与金属组分的形态、组织结构以及材料的微观特性等因素有关。
3. 复合钢的研究方法为了研究复合钢的阻尼性能,一般采用实验测试和数值模拟的方法。
实验测试可以通过振动试验、冲击试验等手段来获取复合钢的阻尼性能数据。
数值模拟则通过建立复合钢的物理模型,并运用相关数学模型和计算方法来模拟复合钢在不同载荷条件下的阻尼性能。
4. 复合钢阻尼性能的影响因素复合钢的阻尼性能受多种因素影响,包括组分比例、组分形态、材料厚度和温度等。
研究者通过改变复合钢的组分比例和形态,以及优化复合钢的结构设计,可以提高其阻尼性能。
此外,温度也会对复合钢的阻尼性能产生一定的影响,因此在实际应用中需考虑环境温度的变化。
5. 复合钢在工程实践中的应用前景复合钢的阻尼性能使其广泛应用于各类工程结构中,如大跨度桥梁、高层建筑、航天器等。
在地震、风载和振动等自然灾害或外界作用下,复合钢可以减少结构的震动加速度,提高结构的稳定性和安全性。
因此,复合钢在工程实践中具有广阔的应用前景。
6. 复合钢的发展趋势随着科技的不断进步,复合钢的研究和应用也将继续向前发展。
未来,我们可以通过优化复合钢的组分比例和形态,改进复合钢的制备工艺,以及利用新的材料和技术来进一步提高复合钢的阻尼性能。
金属复合型抗震阻尼器高层建筑向着高度更高、体型更大、结构更复杂、建筑更艺术更优美的方向发展。
在美观和使用功能要求结构复杂程度增高建筑高度不断增长出现了很多新的结构形式和多种形式的复杂组合给结构工程师带来了新的挑战。
为了追求结构与建筑和使用要求的协调更需要一种安全、经济、可行的措施来实现,因此建筑物消能减震设计被人们越来越关注。
消能减震设计是通过消能装置耗散或吸收地震能量把结构物中的某些构件设计成消能构件或在结构物的某些部位装设阻尼器立足于“耗能”。
当外部遭遇风荷载或小震作用时,消能构件和阻尼器处于弹性状态结构本身具有的抗侧移刚度足以满足正常的使用要求遭遇强烈地震作用时,消能构件或阻尼器率先进入非弹性状态从而保护主体结构在强震中免遭破坏耗地震能量,从而减小结构在地震中的相对动能或势能以及结构的变形能。
金属复合型抗震阻尼器目前是最广泛使用的位移阻尼器金属阻尼器通常用于各种类型和形状的建筑结构。
阻尼器的相对位移增加能量消耗能力相应增加。
因此耗能装置更适合软结构系统。
对刚度大的钢筋混凝土剪力墙或砌体结构,也有利于早期裂纹控制。
金属复合型抗震阻尼器可用于现有建筑物的抗震加固和修理,也可用于新建筑物。
当用于现有的建筑抗震加固和地震破坏的结构性地震修复时,可以比传统的地震加固方法获得更好的经济和效率。
金属复合型抗震阻尼器增加了额外的刚度,导致结构系统的刚性增加,这有利于减少结构变形却增加了结构的地震作用。
金属阻尼器控制结构变形具有重要的影响但是降低结构抗震效应的效果并不明显。
金属复合型抗震阻尼器阻尼力和结构位移是同相位的结构侧向变形最大时所受阻尼力也是最大的将导致结构刚度大这在大地震的影响下不容忽视。
金属阻尼器如果要提供更大的阻尼或严格控制变形则需要增加阻尼器的吨位,这将导致结构刚度的显着增加。
这导致了地震作用的明显增加,这对结构的承载力提出了更高要求将增加主体结构连接节点和基础的设计难度,不利于结构的抗震性能。
激光焊接全钢三明治结构板的力学行为研究及结构设计激光焊接全钢三明治结构板的力学行为研究及结构设计引言:钢制三明治结构板由两层钢板夹持一个中间的蜂窝结构板而成,具有重量轻、强度高、刚度大、吸能能力好等优点,因而在船舶、汽车、航空航天以及建筑等领域得到广泛应用。
然而,传统的钢制三明治结构板在焊接过程中常常面临着蜂窝结构破坏、焊接接头强度不足等问题。
为此,本文通过激光焊接技术对全钢三明治结构板进行研究,探讨其力学行为,并提出相应的结构设计方法。
1. 激光焊接技术及其在全钢三明治结构板中的应用激光焊接技术是一种高能密度热源焊接方法,具有焊接速度快、热影响区小、焊缝质量好等优点。
在全钢三明治结构板的制造过程中,激光焊接技术能够实现高效连接钢板和蜂窝结构板,避免了传统焊接方法中的一些缺陷。
2. 激光焊接全钢三明治结构板的力学行为研究2.1 基本力学行为全钢三明治结构板在受力时,承载能力主要取决于两层钢板和蜂窝结构板的协同工作。
钢板层对于板的刚度和抗弯强度起主要作用,而蜂窝结构板则能够增强结构板的吸能能力。
2.2 焊接接头强度分析通过激光焊接技术连接全钢三明治结构板时,焊缝的质量对接头强度起到关键作用。
焊缝的几何形状、焊接参数、焊缝宽度等都会影响焊接接头的强度。
通过实验和数值模拟方法,可以研究焊接接头的强度及其优化设计方法。
3. 结构设计在激光焊接全钢三明治结构板的设计过程中,需要综合考虑结构板的重量和应力分布等因素。
根据力学分析可知,增加钢板和蜂窝结构板的厚度有助于提高结构板的刚度和强度。
同时,在选择焊接接头几何形状时,应考虑到接头强度和焊接工艺的可行性。
4. 结论激光焊接技术在全钢三明治结构板制造中具有很大的潜力。
通过研究全钢三明治结构板的力学行为,可以指导其结构设计和激光焊接工艺的选择。
激光焊接的合理应用能够提高全钢三明治结构板的性能,推动其在工程领域的广泛应用。
未来的研究可以进一步探索激光焊接参数对结构板性能的影响,以及优化结构设计的方法。
复合阻尼钢板—理想的环保产品振动和噪声已成为当今社会的一大公害,噪声影响人们的身体健康,振动冲击和振动疲劳影响了机械结构的寿命。
因此,降低振动和噪声不仅仅是出于防止公害和改善环境的要求,而且日益成为决定产品质量的重要指标。
美国和日本已分别在1972和1975年制定了噪声控制法,我国也颁布了环境保护法和控制噪声污染的法律。
复合阻尼钢板是由金属/高分子阻尼材料/金属复合而成的功能性材料,结构为两层薄钢板中间夹一层树脂的三明治结构。
它有效地将金属材料和高分子材料的特性结合起来使用,使其既保持了金属材料的加工成形特性,又具有高分子材料的阻尼特性,是振动噪声场合替代纯金属板材的理想环保产品。
复合阻尼钢板被已广泛应用于汽车、船舶、家电、机械和军事等行业,收到了很好的经济效益。
日本东海道新干线的架桥和桥梁下面的遮音板大量使用了复合阻尼钢板,使用阻尼板后列车通过时的振动和噪声大大降低。
日本在邮局的邮袋传输滑道上也应用了阻尼钢板,将普通钢板制的滑道改为减振板的滑道后,邮袋落下时的噪声也大大降低。
此外,为了降低噪声、增强建筑物的肃静性,日本体育馆的地板和顶棚都大量使用了阻尼钢板。
阻尼钢板现被越来越多地应用在汽车工业中,例如用复合阻尼钢板来降低发动机的噪声,用阻尼钢板生产的发动机油底壳和气缸顶盖减振效果较好。
此外,阻尼钢板也开始用于生产其它零件(如挡泥板、隔板、底板和顶板等)和动力传动系统,获得了显著的减振降噪效果。
日本马自达929挡泥板上应用阻尼板后,可降低内部噪声5dB,减轻质量18%。
东风汽车公司于1998年在某新型发动机和传动系统零件上开展了阻尼钢板的应用工作,生产的零件包括油底壳、挺杆室盖和正时齿轮室盖等。
复合阻尼钢板还可用于制造发电机、电动机、鼓风机以及计算机硬盘等机体外壳,制造振动机械的料斗、滑板等,都收到了很好的减振降噪效果。
复合阻尼钢板在家电行业应用最典型的例子就是用于制造洗衣机外壳,以降低开机时的噪声。
每个人都知道绝缘板是由绝缘泡沫板和两层表层组成的。
虽然夹在两个表层之间的核心层在产品外观上是看不见的,但是这个核心层却隐藏着很大用途。
比如说可以应用在轮船的底部、汽车的车身或者是高科技材料(如天线屏蔽器、航行器地板、赛车)等等。
核心层一般都具有较高的硬度质量比与绝缘质量的比值,同时,中间曾也具有吸湿、消声等性能。
在小数情况下,层不层之间可以采用不同的材料,例如金属和之间根据特有的方向进行交替排列以达到控制产品弹性的目的。
层与层之间以球状形态排列能使材料达到最大的自由度。
三层产品一般都采用好几种不同组分的物质。
这是一个什么样的技术?这个技术就是:将两个有增强树脂或一些金属做成的涂层或表皮或表层牢固地粘贴在中间的泡沫、木板、发泡材料、聚合物、塑料或弹性体的两个表层。
中间曾和两个表层可以是任意形状的:很多的核心层面板都是平行六面体,但是也有其他各种各样形状的。
而且,这个技术可以扩展到多层,而不仅仅局限于3层。
图1种列举了现在的夹层工艺,其各层的各种组分如下:·在核心层的两个表面都有一层表皮。
这两层表皮可以是不一样的,例如:一面可以使用塑料,而另外一面则可以使用金属。
这种在日常生活种是比较常见的,如:铁路和道路运输等。
·在中间的外表面形成一个连续的表层,表层将核心层完全包含。
这种三明治式多层主要应用在航空、运动及休闲器材(滑雪板、自行车、曲棍球)、航海结构部件等。
·聚合物注解注塑到已经做好的结构框架里,或者是聚合物在已经做好的金属框架里进行发泡。
这种技术主要应用在汽车工业上,主要是为了提高金属空心结构的强度和减少噪音。
·多层不同材料的组合,这种技术主要应用在桥梁支架或直升飞机上,主要是利用多种不同的材料能控制桥梁和飞机的平衡等。
图1: 各种不同结构的三明治式多层复合物三明治式多层复合物主要应用在什么场合?因为该技术的多种功能性使得三明治式多层复合材料或多或少地能应用在航空、农业、汽车、建筑、交通、国防、电子电器、工业、休闲器材、光学、铁路、造船、运动等领域。
复合管是由两种或多种具有各自特性的单体金属,利用特定的工艺手段在界面上实现牢固的冶金结合,所得到的具有综合特性的新型金属管。
通过复合可以克服各自的缺点,从而兼具组合材料的优点,使得其具有广泛的用途,如在机械、车辆、建筑、化工、海洋工程以及电子电路等领域。
由于复合管的组合性特点,生产复合管可以节省贵重材料,从而降低生产成本。
复合管的塑性成形规律与单一金属管不同。
复合管的组分材料塑性变形能力不同,几种金属的变形协调性差,成形难度大,界面常出现开裂甚至完全分层,因此,塑性成形过程中,各层管之间的界面结合强度能否承受住大的塑性变形,是关注的重点。
复合管弯曲的国内外研究现状如下:南京航空航天大学孙显俊, 陶杰等利用有限元模拟方法对Fe/ Al 双金属复合管液压胀形进行了计算,研究液压胀形过程中双金属复合管件的成形性能以及了内压和摩擦对复合三通管件减薄率分布的影响并比较了纯铁层和纯铝层之间的壁厚减薄率分布差异。
并且根据数值模拟计算的结果, 对Fe/ Al 双金属复合管进行了。
研究结果表明, 成形过程中纯铁层和纯铝层之间结合良好, 通过调节摩擦系数和内压力大小可以控制Fe/ Al 双金属复合正三通管件的成形质量。
(【1】Fe/ Al 复合管液压胀形数值模拟及试验研究)南京航空航天大学郭训忠等采用有限元模拟首先确定双金属复合管推弯成形的界面结合强度临界值及冷推弯成形工艺,研究TA1-Al 双金属弯头管件的塑性成形规律以及研究轴向推制速度、摩擦因数对界面最大剪切应力及复合弯头壁厚分布的影响。
(【2】TA1-Al 双金属复合管冷推弯模拟及试验)上海交通大学吕海源,董湘怀等关于金属复合管弯曲过程数值模拟与实验验证进行研究,他们通过试验获得了材料性能参数,使用DYNAFORM 软件模拟金属复合管弯曲成形过程,得到了成形前后壁厚的变化,应力、应变分布,预测了成形缺陷。
并且采用自己设计的模具进行了管材弯曲实验,分析了内弧面失稳起皱,外弧面过于稀薄以及横截面畸变变形等成形缺陷产生的原因,验证了有限元模拟的结果。
三明治复合材料机械结构分析
吴春岳;程祥;薛冰;刘原勇;郑光明;李阳
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2022()7
【摘要】轻量化与高刚度一直是结构设计的研究热点,对钢材与碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)三明治机械结构进行研究,通过对同体积三明治复合结构板(45-CFRP-45)及金属板(45钢)进行有限元分析及弯曲试验,结果表明三明治复合结构的刚度高于传统金属结构的刚度。
基于三明治复合结构的刚度好、质量轻的特点,以小型复合加工机床横梁为原模型,建立CFRP三明治复合材料结构横梁。
根据原横梁的分析结果,利用有限元软件中多目标遗传算法(MOGA)对CFRP三明治复合材料结构横梁进行优化。
最后对优化后的CFRP三明治复合材料结构横梁进行验证。
研究结果表明CFRP三明治复合材料结构在保证轻量化的前提下,能够提高机械结构的静态与动态性能。
【总页数】7页(P90-96)
【作者】吴春岳;程祥;薛冰;刘原勇;郑光明;李阳
【作者单位】山东理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG547
【相关文献】
1.复合材料机械连接结构分析中的接触算法适用性研究
2.复合材料三明治结构板的电磁和冲击性能分析
3.先进复合材料结构飞机机械连接技术现状及发展方向分析
4.先进复合材料结构飞机机械连接技术现状及发展分析
5.先进复合材料结构飞机机械连接技术现状及发展方向分析
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