赋型复合材料天线反射器制造技术研究

重点从材料选择、模具设计、工艺方案及过程控制等方面对赋型复合材料天线反射器的成型加工方法进行了分析。选择碳纤维单项带作为赋型天线反射器的面板材料。赋型天线反射器选用较为成熟的热压罐成型方法,可有效提高反射器的表面质量和加工精度。反射器成型方法选择干蒙皮与蜂窝芯组合固化的方法,由于反射器曲率变化大,蜂窝芯采用整张铺贴时容易发生翘曲变形,产生较大的残余应力,因此需对蜂窝芯进行预成型处理:蜂窝芯采用分块拼接法。结果表明:选用高性能的碳纤维复合材料,采用热压罐成型工艺,进行铺贴过程控制与时效处理能够实现赋型天线反射器的精度加工。     

复合材料制品的固化变形研究

热固性树脂基复合材料在热压罐成型过程中,由于模具的约束作用,工件内部会产生残余应力,进而引起工件回弹变形和翘曲变形。本文以层合板为例,分析固化工艺、铺层方式等因素对固化变形的影响。     

全炭纤维复合材料蜂窝夹层结构热变形优化设计

针对铝制蜂窝芯材料及炭纤维复合材料的分析,以全炭纤维六边形蜂窝夹层结构为研究对象,以该结构热变形程度为研究目标进行了分析优化,并总结了蜂窝芯高度、蒙皮厚度、蜂窝密度等因素对复合材料蜂窝夹层结构热变形程度的影响。首先,研究了炭纤维层合板、铝蜂窝芯层弹性常数和热膨胀系数的等效计算问题;然后,通过等效方法和FEMAP软件中的铺层模型,分别进行板单元和体单元的建模,计算炭纤维复合材料及铝蜂窝结构的热变形及静力变形;最后,利用二分法趋近最佳解,对计算结果进行总结。分析结果显示:全炭纤维复合材料夹芯结构与传统的蜂窝夹芯结构相比,具有热变形低、比刚度大、比强度高等优点。     

铺层对碳／环氧树脂基复合材料固化变形的影响

碳／环氧树脂基复合材料构件应用广泛,但在加热固化成型过程中易产生严重的变形。铺层设计时,在满足构件结构强度和刚度要求基础上,通过优化铺层设计,来降低碳／环氧复合材料构件的变形。本文在这方面进行了初步的探讨,旨在摸索对复合材料设计有积极意义的规律。     

大型建筑模板注塑成型数值模拟与实验研究

复合材料注塑成型的建筑模板由于其面积大、壁厚小,注塑成型易出现翘曲变形,凭借经验设计方法很难获得理想的制品质量。结合塑料制品设计经验和数值模拟技术,对建筑模板注塑成型进行了预测分析。结果表明,不合理的塑件结构和不均匀的成型压力分布是翘曲变形产生的主要原因。针对该问题,对模板结构进行了改进,采用热流道时序阀技术改善了制品的成型压力分布。模拟结果表明,翘曲量已控制在目标值以下,经试模,建筑模板产品达到施工要求。     

基于热稳定及等弯曲刚度的碳纤维层合板铺层设计与优化

针对碳纤维复合材料反射镜特殊应用,从热稳定性以及弯曲刚度均匀性两方面,对层合板进行铺层设计与优化。最终优化的16层铺层设计[22.5 90-45-22.5 67.5-67.5 0 45]s弯曲刚度均匀性最好,同时具有优异的热稳定性。该铺层设计为高精度、高热稳定性碳纤维层合面板研制提供参考,特别适合于变形镜的铺层设计应用。     

纤维复合材料蜂窝夹层柱的极限强度

考虑纤维复合材料蜂窝夹层结构的承载特性,蜂窝夹层住的总体稳定性应计及蜂窝芯子的剪切变形,从而得出修正的欧拉公式.在面板和蜂窝芯子胶接性能很好时,试验值与理论值很符合.当胶接性能一般时,通过对胶层应力分析,应用莫尔强度理论,得出以胶层强度控制的总体稳定的极限强度计算公式,对于一般湿法成型的纤维复合材料蜂窝夹层住,计算结果与试验值很符合.     

汽车音响面板热流道注射成型工艺优化研究

针对某汽车音响面板在注射成型过程中易发生翘曲变形的现象,在该塑件工艺分析和翘曲变形预测理论分析的基础上,利用UG和Moldflow构建了该塑件的三维模型和分析模型,设计了以翘曲变形值最小为实验目标和以充填时间A、熔体温度B、模具温度C、保压压力D和保压时间E为因子的正交实验方案,并运用Moldflow进行了注射成型工艺模拟实验。通过对实验结果进行极差和方差分析得出,对塑件的翘曲变形量影响程度从大到小依次为DBACE,保压压力占比65.76%,最优工艺参数为充填时间1.4 s、熔体温度250℃、模具温度60℃、保压压力64 MPa、保压时间11 s,其翘曲变形值为0.549 7 mm,比用推荐工艺参数的翘曲变形值减少了24.84%。实践表明,采用该优化工艺生产的塑件,翘曲变形小,无熔接痕,质量优良,易于装配。     

碳纤维复合材料天线反射面的模态分析

从刚度设计的角度，对碳纤维复合材料（CFRP）天线反射面进行铺层设计，建立了15种纤维铺层方式的有限元模型，利用ANSYS对天线反射面进行模态分析，结果表明采用[90/45／0／一45／A]，对称铺层的蜂窝夹层板的固有频率最大。     

复合材料风扇叶片榫头铺层设计及加工制造

碳纤维复合材料风扇叶片榫头段是铺层数量最多、递减铺层最集中的部位,榫头的铺层质量影响叶片的低周疲劳强度。为完成叶片榫头段的铺层设计,基于铺层设计准则,建立了一种适用于航空发动机复合材料风扇叶片榫头段铺层设计的方法。根据铺层高度大小将铺层分为结构层和插入层,在结构层铺层设计中考虑了高度递减层的角度与铺放位置。在插入层铺层设计中,考虑了单组插入层铺层数量、单组插入层内部铺层顺序及铺层角度、单组插入层形成的坡度、相邻插入层之间的错开距离等五个方面的因素,确定了单组插入层的结构及其在榫头的分布。根据设计方案对榫头进行加工制造,成型的榫头试样件厚度检测质量良好,证实了该铺层设计方法的可行性。     

聚合物熔融堆积快速成型中的翘曲问题与控制对策

针对聚合物材料在熔融堆积快速成型过程中因材料收缩引起的翘曲变形现象，通过理论建模，并经过计算分析，考察了翘曲变形与堆积层数的关系，在此基础上提出了有效抑制翘曲变形的措施。结果表明，实体熔融堆积快速成型的翘曲变形现象主要发生在堆积开始的最初几层，随着堆积层数的增加，实体的弯曲强度增加，翘曲变形逐渐减小。     

变截面蜂窝夹层结构复合材料胶接工艺研究

针对变截面蜂窝夹层复合材料典型结构件在固化成型过程中出现缺陷的问题进行研究,并在原有的成型工艺基础上,对变形区域的材料特性及受力形式进行了分析,找出了在胶接过程中可能产生蜂窝位置滑移、造成局部结构变形的原因.通过采用分步固化、蜂窝芯二次后处理、发泡胶预粘等工艺处理方法,有效解决了变截面蜂窝夹层结构胶接件在成型过程中的形变问题.     

雷达罩复合材料铺层计算的数学方法

雷达罩复合材料的铺层设计直接关系到雷达罩复合材料的强度,现行的商用软件需要依赖结构铺层设计才能实现仿真分析,要针对结构铺层分别划网格、建模型,铺层设计的灵活性、通用性差。采用几何学原理和数据编程处理方法,将雷达罩纤维织物复合材料的平面经纬向依据不同的起始铺层角度并结合三维空间几何转换确定其在三维雷达罩模型上的实际方向,进行雷达罩复合材料铺层设计,将复合材料铺层方向投影到空间雷达罩复合材料的有限元模型中,确定复合材料的铺层角,将铺层设计显性化、通用化,并且增加复合材料铺层计算的灵活性,突破各种软件的约束。     

选区激光烧结PP试件成型性研究

利用HPRS-Ⅲ快速成型系统，对选区激光烧结聚丙烯粉末材料成型性进行了探索，研究了激光功率、扫描速度和铺粉厚度等工艺参数对聚丙烯试件成型精度的影响。实验结果表明，试件的翘曲量随激光功率减小而减小；铺粉厚度从0．15mm逐渐增大时，试件翘曲量随之增大；随着扫描速度的变化，试件翘曲量存在极小值。试件的尺寸误差随着激光功率增大、扫描速度降低或铺粉厚度减小而降低。在激光功率为12．5W，扫描速度为1．8m／s，铺粉厚度为0．15mm的工艺参数条件下，能够烧结改性聚丙烯材料成型，试件的翘曲量为0．22mm，长宽尺寸相对误差分别为2．53％和2．97％。     

复合材料带曲率C型梁热隔膜预成型试验与仿真分析

随着复合材料自动铺带和铺丝技术的成熟,并且广泛应用于复合材料结构的生产与制造。通过与铺带或铺丝技术相结合使得复合材料热隔膜预成型技术成为制作L型、C型,Z型等细长零件的重要手段,此种方式可以减少大量的人工操作,并且能够用于实现自动化工业生产。复合材料热隔膜预成型是一个使预浸料叠层变形的复杂过程,本文对带曲率C型梁的预成型过程进行仿真分析,首先通过试验得到预浸料铺层间摩擦系数,然后对湿态预浸料的力学性能进行测试。利用测试得到参数,采用有限元方法对C型梁预成型过程中铺层间的滑移进行模拟得到了铺层变形后的褶皱缺陷。通过专用的热隔膜成型设备对C型梁预成型进行试验研究,将试验结果与仿真结果进行对比分析,验证了预成型仿真手段的可行性,为后续热隔膜预成型过程中的参数优化提供指导。     

不对称铺层复合材料变形规律的实验研究

为了充分发挥复合材料的可设计性和减重作用,近年来不对称铺层复合材料受到了越来越多的关注。本文对铺层顺序、构件尺寸、构件厚度和固化温度等因素对不对称铺层复合材料的变形规律进行了实验研究。结果表明,铺层顺序、构件厚度和固化温度对不对称铺层复合材料的变形有显著影响,而构件尺寸对变形曲率影响较小。     

复合材料蜂窝夹芯修补结构弯曲特性与温度相关性研究

建立复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析模型,研究修补后蜂窝夹芯结构在弯曲载荷作用下的极限承载能力及损伤破坏模式,并进一步研究修补结构弯曲性能与温度的相关性。通过编写VUMAT子程序,设置补片以及蜂窝损伤板的失效准则及刚度退化模式,选用Cohesive单元以模拟修补结构中胶层的损伤状况,完成复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析。研究结果表明:结构弯曲承载能力和胶层的粘结能力受温度影响较大,结构弯曲承载强度随温度的升高而减小,且脱粘失效会破坏结构的完整性;蜂窝夹芯结构面板基体损伤首先发生在90°方向铺层处,纤维基体剪切损伤首先发生在面板0°铺层处,并沿垂直于施载方向扩展至自由边界。     

碳/环氧复合材料C波段天线反射面研制

简述了碳/环氧复合材料C波段天线的组成,并对天线反射面制造工艺过程、材料选择及特性、铺层分析、成型模具设计、固化成型工艺参数选择、产品质量控制等内容进行了研究.结果表明:研制的某型号卫星蜂窝夹层结构复合材料抛物面天线的型面精度可控制在均方差精度为0.16 mm,经多次飞行试验考核,该天线各项指标均达到设计要求.     

层合板热膨胀系数优化设计的遗传算法实现

本文针对在复合材料设计领域中热膨胀系数的设计问题，用遗传算法对给定层数和铺层角度的层合板进行了铺层顺序的优化研究。使其满足特定的要求，通过计算看出，遗传算法可以快速得到结果，表明了遗传算法在复合材料设计领域可以作为一种有效的设计手段。所完成的优化软件具有一定的工程应用价值。     

选区激光烧结聚丙烯试件翘曲变形研究

选区激光烧结(SLS)是快速成形技术的重要分支,其原料选取范围广.结晶性聚合物在SLS成形过程中存在较大的收缩变形,工艺较难控制,但此类材料韧性和强度很好,因此其SLS制造有巨大的发展潜力.利用HRPS-ⅢA快速成形系统,进行选区激光烧结聚丙烯粉末材料的实验探索,研究了主要工艺参数对样件翘曲变形的影响.结果显示,样件的翘曲变形随激光功率加大而增大;铺粉厚度从0.15mm逐渐增大时,样件翘曲变形随之增大;随扫描速度的变化,样件翘曲量存在极小值.选取激光功率为12.5W,扫描速度为1800mm/s,铺粉厚度为0.15mm的工艺参数组合,成形聚丙烯样件的翘曲量为0.22mm.采用补偿系数方法制备的拉伸试样,其实际尺寸接近设计值.