应用于极地救生艇的碳纤维复合材料制备与性能分析

发布时间：2024-05-15 01:47

　　救生艇是救助落水人员或当船舶遇险时撤离船员的船舶专用设备。极地寒冷气候容易造成极地救生艇舱门部位冰冻,导致舱门无法正常打开,救生艇失去救生能力;此外,极地救生艇内温度至少需维持在-30℃左右,才能保证船员在穿着保温服情况下正常生存。为了能够使极地救生艇需要加热区域达到除冰和加热保温的目的,本文研究了一种能嵌入极地救生艇艇体,既可以作为艇体增强材料,又可以利用自身的电热效应来除冰的碳纤维布复合材料结构,并对其应用于极地救生艇的制备和性能进行了研究。经过分析,碳纤维布/玻璃纤维布层间混杂复合材料在铺设一层碳纤维布是电热效率最好,且其强度满足要求;将其应用于救生艇及其舱门时能够满足设计目标,此时艇体强度也达到要求。主要研究工作如下:(1)制备应用于极地救生艇舱门的碳纤维布复合材料。设计几种典型碳纤维布复合材料的铺层方式,制备不同形式的碳纤维布复合材料,主要包括纯碳纤维布复合材料制备、碳纤维布/玻璃纤维布混杂复合材料制备和碳纤维布/玻璃纤维布层间混杂铺胶复合材料。(2)研究碳纤维布及其复合材料的电热性能。以电阻为电学性能的主要评价指标,研究影响不同类型电热复合材料电阻变化的主要因素;采用实验的...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 极地救生艇
        1.2.2 碳纤维
        1.2.3 碳纤维复合材料
    1.3 本文的研究内容
第2章 碳纤维布复合材料的制备
    2.1 工艺简介
    2.2 原料及设备
    2.3 端电极制备
        2.3.1 接触电阻的影响因素
        2.3.2 电极的制备
    2.4 碳纤维布复合材料制备
        2.4.1 碳纤维布的制备
        2.4.2 纯碳纤维布复合材料的制备
        2.4.3 碳纤维布/玻璃纤维布混杂复合材料的制备
        2.4.4 碳纤维布/玻璃纤维布层间混杂铺胶复合材料的制备
    2.5 本章小结
第3章 碳纤维布复合材料的电热性能
    3.1 测试
        3.1.1 电阻测试
        3.1.2 电阻温度关系测试
        3.1.3 电热性能测试
    3.2 不同种类碳纤维布的电阻值
    3.3 浸润树脂前后碳纤维布电阻值
    3.4 尺寸与温度因素对复合材料电阻的影响
        3.4.1 长度因素
        3.4.2 铺层数
        3.4.5 电阻与温度关系
    3.5 碳纤维布/玻璃纤维布层间混杂铺胶复合材料的温升规律
        3.5.1 升温过程基础理论
        3.5.2 温升规律
    3.6 与伴热带比较
    3.7 本章小结
第4章 极地救生艇的温度场分析
    4.1 传热分析理论基础及相关软件
        4.1.1 传热分析的理论基础
        4.1.2 相关软件及其导热分析理论
    4.2 极地救生艇舱门加热
    4.3 极地救生艇加热功率计算
        4.3.1 理论分析
        4.3.2 功率计算
    4.4 布置数量确定
    4.5 布置方案及稳态温度场仿真
        4.5.1 布置方案
        4.5.2 艇内空气温度场仿真
    4.6 布置方案优化及温度场仿真
        4.6.1 布置方案优化
        4.6.2 艇内空气温度场仿真结果分析
    4.7 本章小结
第5章 极地救生艇复合材料的力学性能
    5.1 概述
    5.2 拉伸测试
        5.2.1 原理
        5.2.2 测试
        5.2.3 结果分析
    5.3 极地救生艇吊放状态强度分析
        5.3.1 有限元模型建立
        5.3.2 结果分析
    5.4 经济性分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 主要研究工作及结论
        6.1.1 本文主要研究工作
        6.1.2 本文主要结论
    6.2 进一步研究工作展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3973721