严酷海洋大气环境下玻璃纤维复合材料腐蚀老化规律研究

目的 研究严酷海洋大气环境下,玻璃纤维增强树脂基复合材料的腐蚀老化规律.方法 通过实海大气环境试验,分析了南海岛礁大气环境下,复合材料暴露不同周期后的腐蚀形貌特征以及力学性能变化规律,建立了腐蚀老化性能预测灰色模型GM(1,1),并与青岛、厦门和三亚等典型海洋大气环境进行对比研究.结果 随暴露时间的增长,南海岛礁大气环境下的复合材料发生严重的纤维裸露,其弯曲强度呈下降趋势,基于弯曲强度建立的灰色模型GM(1,1)精度达到1级;与其他典型海洋大气环境相比,随着纬度的降低,复合材料的弯曲强度呈下降趋势.结论 灰色模型GM(1,1)对复合材料在岛礁等严酷海洋大气环境下的腐蚀老化性能预测精度较高.影响复合材料性能的最主要环境因素为辐照,其次为相对湿度和温度.     

树脂基复合材料模拟海洋环境长期老化及失效行为

目的 实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测。方法 选取玻璃纤维增强不饱和聚酯(GF/197S)与玻璃纤维增强乙烯基脂(GF/905-2)2种树脂基轻质复合材料,开展模拟海洋环境实验室盐雾、湿热和盐水浸泡环境9 600 h的加速老化试验。基于4种力学性能(拉伸强度、弯曲强度、压缩强度及层间剪切强度)开展材料老化行为规律研究,利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对树脂基体在3种加速老化环境中的分子链段与官能团变化情况进行分析,得到基体树脂的老化机理。利用外观、超声扫描成像、SEM分析树脂纤维界面的变化情况,明确树脂/纤维界面的失效模式。利用差示扫描量热分析(DSC)与热重分析(TG)分析3种加速老化方式对玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRPC)的玻璃化转变温度(tg)与热质量损失的影响。结果 3种老化方式对树脂基体的老化影响顺序依次为70 ℃/95%RH湿热、35 ℃盐雾、常温盐水浸泡。结论 得到了先进轻质树脂基复合材料的模拟海洋环境老化行为、失效模式以及树脂基体的老化机理,为实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测奠定了基础。     

基于聚苯乙烯老化的大气环境严酷度分类研究

目的研究面向典型高分子材料应用的大气环境严酷度分类方法。方法开展聚苯乙烯在我国10个典型大气环境地区的自然暴露试验,对比分析聚苯乙烯表面及力学性能的变化规律及差异,确定大气环境严酷度评估参数,依据评估参数量值对大气环境严酷度分类分级。结果聚苯乙烯表面的黄色指数随时间呈线性增大,且各环境地区的规律一致,其老化模型中的常数可作为大气环境严酷度评估的性能参数。太阳辐射和高温高湿是影响聚苯乙烯劣化的主要环境因素。结论以聚苯乙烯性能为大气环境严酷度评估参数,可将我国大气环境严酷度划分为6个等级。     

直升机飞行大气环境的数值建模与可视化

低空大气环境是直升机飞行仿真的重要组成部分.基于综合自然环境(SNE,Synthetic Nature Environment)建模与仿真原理,开发了低空大气环境计算模型,探讨了分布式交互仿真中大气环境的建模方法,并基于VIS5D(Visualization of Large 5-D Gridded Data)实现了低空大气环境的可视化.     

人工神经网络在大气环境质量评价中的应用

针对大气环境中的数据监测与模式识别问题,应用人工神经网络理论,在自然环境大气腐蚀试验网站建立大气环境质量B-P网络评价模型。江津试验站成功地应用了该模型。通过1996-2000年大气环境质量评价结果表明,人工神经网络用于大气环境质量评价的方法是一种新方法,也是一种可行的方法。     

玻纤增强复合材料在厦门地区自然老化及寿命预测研究

目的 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂的自然老化机理,预估该复合材料在厦门地区的使用寿命。方法 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂在厦门近海地区大气暴露、海水飞溅、海水全浸等3种方式下,自然老化3 a的表面形貌变化和力学性能变化规律。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪观察试样的微观结构,解释老化机理。运用线性回归方程对该复合材料的使用寿命进行预测。结果 获得了该复合材料的拉伸强度和弯曲强度等力学性能在老化过程中的变化规律,得到了大气暴露方式下试样的线性回归方程,计算得到弯曲强度下降到75%时的使用寿命。结论 该复合材料在大气暴露方式下的自然老化程度最大,在海水全浸方式下的自然老化程度最小。在老化过程中,主要是复合材料表面的不饱和聚酯树脂老化、脱离。以弯曲强度下降到75%为失效指标,计算得出复合材料的寿命为93.3个月。     

大气环境建模与仿真中的公共基础技术研究

大气环境是综合自然环境(SNE)的重要组成部分.基于SNE建模与仿真的关键技术,定义了大气环境概念参考模型,提出了一种面向直升机飞行仿真的大气环境数据模型,探讨了大气环境内部模型的选取开发方法,设计了"动态数据柱"形式的大气环境信息格式,并就大气环境建模的基本流程进行了初步探讨.     

大气环境的多分辨率建模研究

大气环境多分辨率建模是大气环境建模与仿真的关键技术之一,也是复杂系统分布式交互仿真技术发展的必然需求.面向直升机飞行仿真,明确了大气环境分辨率、大气环境多分辨率建模的概念和研究内容,探讨了大气环境多分辨率建模的方法,并利用中尺度大气模式--WRF对直升机的低空飞行大气环境进行了多分辨率建模.     

复合绝缘子用高温硫化硅橡胶老化图谱绘制方法

目的 研究高温硫化硅橡胶材料在户外不同环境因素作用下的老化规律与相应的老化图谱绘制方法。方法 通过静态接触角、邵氏硬度法测量硅橡胶老化前后的宏观特性,利用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面微观形貌变化,通过倒易法则、阿伦尼乌斯公式以及叠加法则构建紫外光和温度双因素老化模型,并结合人工与自然老化试验硬度测试结果,对比不同地点的加速因子,初步建立老化速率图谱绘制方法。结果 随着紫外老化以及热老化时间的增加,硅橡胶的憎水性先增强、后逐渐变差,硅橡胶硬度以幂函数形式增加。SEM结果表明,硅橡胶表面发生降解。结合表面硬度特性可以较好地表征材料的老化状态,并用于老化图谱绘制,老化模型结果与自然试验结果一致。结论 硅橡胶老化图谱可以较好地预测各地不同环境下硅橡胶的老化状态,帮助电网制定运维策略,降低成本。     

ABS湿热海洋大气环境室内外老化行为及相关性研究

目的 研究丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)3种单体的三元共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,ABS)在湿热海洋大气环境室内外的老化行为及其相关性。方法 开展湿热海洋大气暴露(室外)试验及多因子循环加速老化(室内)试验,通过观测外观形貌、力学、化学结构等性能变化,定性探究ABS室内外老化规律。通过灰色关联度与主成分分析,定量探索ABS室内外老化行为的相关性。结果 ABS黄色指数等与表面性能相关的指标在户外暴露6个月及室内加速老化300 h左右就基本达到饱和值50和45,而与整体性能相关的拉伸强度在老化过程中先下降、后上升,断裂伸长率、冲击强度、缺口冲击强度等指标在户外暴露2个月或室内老化200 h快速下降近60%后,再缓慢降低。分子链中丁二烯单体的双键或苯环侧链中的季碳受到环境中光、氧、水等的作用,分解生成酮与羟基。通过主成分分析,将ABS多种性能指标组合成综合老化指标,客观定量评价ABS室内外老化灰色关联度高达0.93。结论ABS老化是分子链断链及交联的动态竞争过程,湿热海洋大气环境室内外老化行为的相关性较高。     

电镀车间地面防腐新工艺

为解决电镀车间地面防腐问题,天津电镀厂在天津市合成材料工艺研究所的协助下,采用了耐酸、耐碱、耐热性优良的双酚A型3301不饱和聚酯作为粘结剂材料,研究出酸泥砌砖(或花岗岩石材)的防腐应用新技术,砖下并有玻璃钢作隔离层。在1974年按上述工艺进行了500米~2电镀车间防腐地面施工。这一地面经电镀车间十年实际应用,至今仍完好无损,十年没有进行过维修,成功地解决了电镀车间地     

塑料大气环境老化预测模型研究

目的为塑料老化行为预测提供简易而可靠的途径,充分发挥环境效应数据的内在价值。方法分别运用GM(1,1)模型、幂函数模型、指数函数模型、多项式模型预测9种工程塑料在3种典型大气环境下的拉伸强度、延伸率和弯曲强度等力学性能变化,并与自然环境试验实测结果进行比较。结果拉伸强度、延伸率、弯曲强度等3种力学性能中,弯曲强度预测效果最好,延伸率预测效果最差。4种模型之中,GM(1,1)模型在预测小样本数据方面具有最好的预测效果和最高的正确率,且在数据具有一定波动性的情况下仍能够保持较好的预测效果。结论在挖掘分析塑料大气老化评价指标和试验时间之间的函数关系时,不仅要考虑预测模型的拟合效果好坏、相关系数高低、预测误差和预测正确率高低,还应注意预测模型反映出来的塑料性能变化规律是否符合客观实际,这样得到的预测模型才能尽可能地反映塑料老化程度与试验时间关系的全貌。     

基于多元统计的大气环境质量评价模型与应用

为解决传统主成分分析在环境质量评价应用中的局限性并构造合理有效的大气环境质量综合指数,在利用改进的主成分方法并融合层次分析法(AHP)、聚类分析和判别分析方法的基础上,建立一种将主、客观指标赋权方法优点相结合并可准确可靠地判定样本点环境质量级别的大气环境质量评价模型,利用此模型对2个大气环境质量样本进行评价。结果表明:这是一种适合于大气环境质量综合定量评价且切实有效的方法模型,构造的大气环境质量综合指数有较强的实践价值。     

大气环境质量属性识别理论评价模型及应用

依据属性识别理论中有关属性集、属性测度、有序分割类等基本概念和置信度准则,建立了大气环境质量综合评价的属性识别模型.结合大气环境监测实例探讨了属性识别理论在大气环境质量综合评价中的应用,并将实例研究结果与模糊综合评判法、灰色系统理论方法、物元分析等6种不同评价方法的结果进行了比较.实例分析表明将中国学者独创的属性识别理论应用于大气环境质量评价是可行的.此外,还可用于区域内不同环境监测点或者不同的区域环境之间大气环境质量的优劣评价比较.     

灰色系统在大气环境质量预报中的应用

本文以大气环境中的二氧化硫为例,应用灰色系统新陈代谢GM(1,1)模型。建立了大气环境中SO_2浓度的予报模型,经三种不同方法验证效果良好。它表明灰色系统新陈代谢GM(1,1)模型是一种较好的大气环境质量预报方法。     

模糊数学在大气环境质量评价中的应用

针对指数方法在评价大气环境质量中存在评价因素单一,不能反映多种污染物对大气环境的综合影响等缺点,结合模糊数学的原理与方法,提出应用模糊数学方法进行大气环境质量评价.介绍了模糊数学中的贴近度评价法和模糊综合评判法,建立了评价模型、评价标准和评价步骤.以普兰店市大气环境质量评价为例阐明了两种模糊评价方法的比较与应用,并根据评价结果分析了模糊数学在大气环境质量评价中的优缺点.     

聚酯粉末涂料在湿热环境的自然老化与 氙灯老化的相关性研究

目的考查聚酯粉末涂料的自然和人工老化的相关性。方法在琼海湿热气候环境开展NH3307、NH5307、NH9307系列的三种聚酯粉末涂料的自然暴露试验,通过开展4种氙灯加速老化试验,比较自然和加速老化的相关性,选出最适合模拟湿热环境的氙灯加速老化方法。基于涂料的保光率,对模拟湿热环境的氙灯加速老化试验方法及自然湿热环境(琼海)的加速性进行探讨。结果经过24个月的自然老化后,NH3307和NH5307涂料的保光率下降到初始性能的50%左右,NH9307涂料下降到70%左右。氙灯加速老化方法 2对3种涂料加速因子分别为17.62、12.44和10.36。结论 NH9307涂料具有最好的耐候性。氙灯加速老化试验方法 2能够较好地模拟涂料在湿热环境中的老化过程。     

东南沿海气候条件对聚氨酯涂层老化行为影响研究

目的研究东南沿海高温、高湿、高盐雾、高辐射等恶劣气候环境对聚氨酯涂层老化行为的影响。方法通过在海南万宁开展聚氨酯涂层海洋大气环境暴露试验,从外观评级、光泽、色差、附着力、红外谱图等方面分析了涂层老化特征及老化原因。结果涂层在海洋大气环境下暴露4年,树脂大分子发生降解,主要官能团消失。结论海洋大气环境中紫外线的光降解和水的降解共同作用,导致了涂层失光-变色-粉化和附着力下降等宏观和微观缺陷的产生。     

碳纤维环氧复合材料盐雾老化试验研究

采用中性盐雾条件模拟海洋大气环境进行了加速老化试验,研究了碳纤维环氧复合材料在海洋气候中的耐久性.分析了该复合材料经盐雾老化试验后的质量、层间剪切强度和弯曲强度的变化,结合湿热老化机理,研究了其老化规律.结果表明,随着试验时间的增加,复合材料的吸湿量增加,力学强度下降,表现出塑性特征.在吸湿最初阶段对力学性能影响最大,...     

大气质量污染损失率评价模型参数的GA优化

设定各项污染物在大气环境质量污染损失率评价模型中有相同参数值,采用具有全局优化的遗传算法(GA)对模型中的参数进行优化,得出了对各种大气污染物均适用的大气环境质量污染损失率计算公式及大气环境质量综合评价模型。该模型与其他多种评价模型用于大气环境实例进行评价比较,结果表明:该评价方法不仅原理直观,评价结果准确,而且计算简便,实用性强。