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精密机床用钼纤维增强树脂基复合材料

精密机床用钼纤维增强树脂基复合材料

  • 作者
  • 任秀华、张超著

本书以钼纤维-树脂基体为研究体系,系统研究基体性能、纤维性能、纤维细观结构特征等对钼纤维增强树脂基复合材料细观及宏观力学性能的影响,通过理论分析、实验验证及数值模拟相结合的方法研究出高性能复合材料配方及制备工艺,并以精密雕铣机床床身为例进行数值模拟。与铸铁材料床身相比,用钼纤维增强树脂基复合材料作精密雕铣机床床身可有效减少机床振动及变形,提高机床加工精度及整机...


  • ¥98.00

ISBN: 978-7-122-36456-2

版次: 1

出版时间: 2020-08-01

图书介绍

ISBN:978-7-122-36456-2

语种:汉文

开本:16

出版时间:2020-08-01

装帧:平

页数:174

编辑推荐

本书主要介绍了精密机床用钼纤维增强树脂基复合材料的制备工艺及其优越性。本书具有以下特点 (1)前言技术,顺应发展形势 传统的铸铁或钢的机床构件在动态性能及热稳定性方面已不能满足高速、高精密加工技术要求,而阻尼减振性能优良的钼纤维增强树脂基复合材料不仅是新型机床构件的理想材料,而且符合绿色制造的发展形式。 (2)内容丰富,体系完整 采用理论分析、实验验证及数值模拟相结合的方法,以钼纤维-环氧树脂基体复合材料为体系,以提高树脂基复合材料抗压、抗弯强度为目标,系统介绍了复合材料在不同受力状态下的界面应力传递及分布机制,深入分析了基体性能、纤维性能、纤维细观结构特征等对复合材料细观及宏观力学性能的影响,研发出了性能优良的钼纤维增强树脂基复合材料。并以精密雕铣机床床身为例进行有限元模拟,对比研究树脂基复合材料床身和铸铁床身的静、动态性能,验证了采用树脂基复合材料制造机床基础构件的优越性以及取代铸铁材料的可行性。

作者简介

任秀华,山东建筑大学,教师、副教授,硕士生导师,主要研究机械制造及机电一体化控制技术、自动化装备的研究与开发、复合材料研究及应用等方向。主持山东建筑大学博士基金项目1项,济南市科技成果转化项目1项;承担7项横向项目,引入科研经费达65.4万元;作为主要成员参与完成科技重大专项课题、自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金项目等。获得山东省机械工业科技进步一等奖1项、二等奖1项、三等奖2项等。获国际先进鉴定项目1项,授权20余项国家专利。在出版社编著教材13部,其中一作4部、二作6部、三作3部;在JournalofReinforcedPlasticsandComposites、机械设计与研究等国内外核心期刊上发表学术论文14篇,其中SCI收录1篇、EI收录5篇。

精彩书摘

本书以钼纤维-树脂基体为研究体系,系统研究基体性能、纤维性能、纤维细观结构特征等对钼纤维增强树脂基复合材料细观及宏观力学性能的影响,通过理论分析、实验验证及数值模拟相结合的方法研究出高性能复合材料配方及制备工艺,并以精密雕铣机床床身为例进行数值模拟。与铸铁材料床身相比,用钼纤维增强树脂基复合材料作精密雕铣机床床身可有效减少机床振动及变形,提高机床加工精度及整机综合水平,降低能源消耗,对于推动数控机床及相关先进制造技术的发展具有重要的理论与现实意义。 本书可作为高等院校从事复合材料、机床基础制造装备技术等研究的科研人员及相关专业学生的参考用书,也可作为复合材料研究、生产、管理和应用的各类技术人员的参考书。

目录

第1章树脂基复合材料1
1.1树脂基复合材料的特点及研究现状2
1.1.1树脂基复合材料的特点2
1.1.2国外研究现状3
1.1.3国内研究现状5
1.2钼纤维增强树脂基复合材料的组分构成与制备工艺6
1.2.1骨料系统6
1.2.2树脂系统8
1.2.3增强纤维11
1.2.4钼纤维增强树脂基复合材料的制备工艺12
1.3树脂基复合材料力学性能表征13
1.3.1细观力学性能表征13
1.3.2宏观力学性能表征18

第2章钼纤维增强树脂基复合材料界面应力传递机制21
2.1树脂基复合材料界面作用机理22
2.2埋置状态下的钼纤维-基体应力传递机制24
2.2.1理想钼纤维增强基体应力传递和轴向弹性模量预测24
2.2.2考虑纤维末端应力的钼纤维增强基体应力传递28
2.2.3应力分布有限元分析29
2.3拉拔状态下的钼纤维-基体应力传递机制30
2.3.1钼纤维黏结/脱黏时的应力分布31
2.3.2纤维细观结构参数对应力分布的影响34

第3章基体对钼纤维增强树脂基复合材料力学性能影响39
3.1界面黏结强度测试方法40
3.1.1微脱黏法40
3.1.2单纤维拉拔法41
3.1.3纤维临界长度断裂法42
3.2润湿理论及表征44
3.2.1接触角44
3.2.2表面自由能与黏附功44
3.3基体润湿性能47
3.3.1黏附功测试47
3.3.2树脂固化剂配比对润湿性的影响48
3.4基体力学性能50
3.4.1基体单轴拉伸力学性能测试50
3.4.2树脂固化剂配比对基体力学性能的影响53
3.5树脂固化剂配比对界面黏结性能的影响58
3.5.1钼纤维-基体界面黏结强度测试58
3.5.2钼纤维-基体界面黏结性能59
3.5.3钼纤维-基体界面黏结强度与黏附功关系初探61
3.6钼纤维增强树脂基复合材料力学性能62
3.6.1钼纤维增强树脂基复合材料力学强度测试62
3.6.2树脂固化剂配比对钼纤维增强树脂基复合材料力学性能影响63
3.7钼纤维增强树脂基复合材料载荷-应变研究66
3.7.1树脂基复合材料载荷-应变测试66
3.7.2树脂基复合材料典型测点载荷-应变分析68
3.7.3树脂基复合材料典型测点载荷-应变有限元分析72

第4章纤维表面性能对钼纤维增强树脂基复合材料力学性能影响76
4.1表面处理对钼纤维结构和性能的影响77
4.1.1酸化处理对钼纤维结构和性能影响77
4.1.2气相氧化处理对钼纤维结构和性能影响79
4.1.3偶联处理对钼纤维结构和性能影响81
4.2新、旧钼纤维表面形貌AFM分析84
4.2.1新、旧钼纤维表面粗糙度测试84
4.2.2新、旧钼纤维表面粗糙度分析85
4.3基体润湿性能88
4.3.1黏附功测试88
4.3.2纤维表面性能对润湿性影响88
4.4纤维拉伸强度90
4.4.1单根钼纤维拉伸强度测试90
4.4.2纤维表面性能对拉伸强度影响91
4.5纤维表面性能对界面黏结性能的影响92
4.5.1钼纤维-基体界面黏结强度测试92
4.5.2新、旧钼纤维-基体界面黏结性能92
4.5.3改性钼纤维-基体界面黏结性能93
4.5.4钼纤维-基体界面黏结强度与黏附功关系分析97
4.6纤维表面性能对树脂基复合材料力学强度影响99
4.6.1钼纤维增强树脂基复合材料力学强度测试99
4.6.2新、旧钼纤维对树脂基复合材料力学强度影响99
4.6.3改性钼纤维对树脂基复合材料力学强度影响102
4.7新、旧钼纤维增强基体有限元分析103
4.7.1有限元模型的建立103
4.7.2强界面结合状态下仿真结果及分析106
4.7.3弱界面结合状态下仿真结果及分析109

第5章纤维形状对钼纤维增强树脂基复合材料力学性能影响112
5.1纤维形状分类113
5.2异形钼纤维拉拔理论模型113
5.2.1拉拔模型的建立114
5.2.2异形钼纤维最大拉拔载荷的计算115
5.2.3计算结果与分析116
5.3钼纤维拉拔脱黏过程118
5.3.1直线形钼纤维拉拔脱黏过程118
5.3.2异形钼纤维拉拔脱黏过程120
5.4纤维形状对界面黏结强度的影响122
5.4.1异形钼纤维-基体界面黏结强度测试122
5.4.2异形钼纤维-基体界面黏结性能123
5.5异形钼纤维增强树脂基复合材料力学强度127
5.5.1异形钼纤维增强树脂基复合材料强度测试127
5.5.2纤维含量对树脂基复合材料力学强度的影响128
5.5.3纤维形状对树脂基复合材料力学强度的影响130
5.6异形钼纤维增强基体有限元分析131
5.6.1有限元模型的建立131
5.6.2仿真结果及分析132

第6章树脂基复合材料精密雕铣机床床身静、动态性能分析及优化135
6.1精密雕铣机床床身设计136
6.2精密雕铣机床床身受力分析138
6.2.1工件-工作台-导轨受力分析138
6.2.2横梁-立柱受力分析140
6.2.3龙门座螺栓组连接受力分析141
6.3树脂基复合材料精密雕铣机床床身静力学分析及结构优化142
6.3.1床身有限元模型的建立142
6.3.2静力学仿真结果及分析144
6.3.3树脂基复合材料床身结构优化150
6.4树脂基复合材料精密雕铣机床床身动态性能分析156
6.4.1精密雕铣机床床身模态分析156
6.4.2精密雕铣机床床身谐响应分析165

参考文献171

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