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材料导报  2021, Vol. 35 Issue (Z1): 613-616    
  高分子与聚合物基复合材料 |
高速列车用碳纤维复合材料结构损伤修复门槛值研究
丁叁叁, 刘克健
中车青岛四方机车车辆股份有限公司,青岛 266111
Research on Threshold Value of Repair for Carbon Fiber Composite Used for High-speed Rail
DING Sansan, LIU Kejian
CRRC Qingdao Sifang Co.,Ltd., Qingdao 266111, China
下载:  全 文 ( PDF ) ( 2885KB ) 
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摘要 本文研究了新一代高速列车用碳纤维复合材料的损伤修复问题。首先针对材料进行准静态压痕试验,模拟不同类型、不同程度的冲击类损伤,测量表观损伤尺寸;同时运用无损检测超声C扫的方法分析内部损伤尺寸,表观测量和无损检测参数共同作为表征损伤程度的尺寸类参数;对准静态压痕试验后的带损伤材料进行剩余强度的实验分析,同时运用仿真分析的方法,扩充试验工况,并与试验数据进行对比,建立损伤表观尺寸和无损检测尺寸与剩余强度的关系,最终确定该种材料的损伤缺陷修复门槛。研究结果表明在某种准静态压缩工况(压头尺寸)下,剩余强度保留率与凹坑深度、凹坑最大直径、超声C扫最大直径均可建立递减关系,在实际的工程应用中,可选择其中之一作为损伤的判据。结果表明:超声C扫最大损伤直径在28~34 mm之间,剩余强度保留率在75%~84%之间,考虑到试验结果的离散性,最终选择30 mm无损检测最大损伤直径作为修复的门槛值参数。
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丁叁叁
刘克健
关键词:  碳纤维复合材料  修复门槛值  损伤  准静态压痕试验  压缩剩余强度    
Abstract: In this paper,the damage repair of carbon fiber composites for new generation of high speed trains was studied. Firstly, the quasi-static indentation test was carried out to simulate different types and degrees of impact damage and to measure the dent size.Secondly the internal da-mage size was analyzed by ultrasonic C scanning. The measurement and nondestructive testing results were used as dimension parameters to characterize the damage degree. The compressive residual strength testing of the damaged material after static indentation test was carried out. At the same time the simulation analysis method was used to expand the test conditions and compared with the test data to establish the relationship between the damage size and residual strength. The damage repair threshold value was determined. Experimental results showed that the residual strength can establish a decreasing relationship with the dent depth, the dent maximum diameter and the maximum diameter of ultrasoniced C scanning under quasi-static compression condition of one size compression head.The results show that when the maximum damage diameter of ultrasonic C is between 28 mm and 34 mm and the residual strength is between 75% and 84%. Finally the maximum damage diameter for 30 mm nondestructive testing is chosen as the threshold value of repair.
Key words:  carbon fiber composites    threshold value of repair    damage    quasi-static indentation test    compressive resudial strength
                    发布日期:  2021-07-16
ZTFLH:  TB33  
基金资助: 战略性国际科技创新合作重点专项(2018YFE0201300)
通讯作者:  nust.2008@163.com   
作者简介:  丁叁叁,北京交通大学博士,中车青岛四方机车车辆股份有限公司副总工程师。自参加工作以来一直致力于轨道交通车辆的研发工作,特别是在打造我国高速列车自主品牌方面做出了突出成绩。主持的主要项目有CRH380A型新一代高速动车组的方案设计和技术设计,250公里定型动车组、350公里定型动车组、高寒动车组等动车组产品,CRH6城际动车组系列产品。作为国家高速动车组总成工程技术研究中心和高速列车系统集成国家工程实验室两个国家级技术平台的负责人,正在主持国家“十三五”科技重点专项“高速(时速600公里)磁浮交通系统关键技术”项目。刘克健,2009年7月毕业于南京理工大学化工学院材料加工工程专业,获得硕士学位。自参加工作以来,一直在树脂基复合材料领域从事研发工作,先后主持开发多种型号兆瓦级风力发电机叶片和机舱罩,熟练掌握叶片和机舱罩的结构设计和成型工艺;然后加入中航复材(北京)科技有限公司负责某型号预浸料及碳纤维复材产品的研发、设计和项目管理工作,熟悉预浸料的开发流程及质量控制要素;2019年3月加入中车青岛四方股份公司从事轨道交通车辆的轻量化设计与产品开发,负责不同谱系车辆复合材料构件的研制。
引用本文:    
丁叁叁, 刘克健. 高速列车用碳纤维复合材料结构损伤修复门槛值研究[J]. 材料导报, 2021, 35(Z1): 613-616.
DING Sansan, LIU Kejian. Research on Threshold Value of Repair for Carbon Fiber Composite Used for High-speed Rail. Materials Reports, 2021, 35(Z1): 613-616.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2021/V35/IZ1/613
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