Nomex蜂窝夹层复合材料的成型工艺研究

针对Nomex蜂窝填充双马树脂基复合材料夹层结构在固化成型过程中易出现的蜂窝芯边缘塌陷问题进行研究。通过采用不同的成型工艺方法,以及对共固化工艺参数进行调整,研制出相应的双马来酰亚胺树脂基碳纤维/蜂窝夹层结构层板,并且对夹层结构的力学性能、内部质量以及平面拉伸性能进行测试。在此基础上分析了成型压力参数对夹层结构质量的影响。相关工艺试验表明蜂窝芯塌陷的原因主要是固化过程中蜂窝芯边缘的滑移引起的蜂窝局部失稳,通过采取分步成型、蜂窝先胶接后修型的方法能够有效地解决Nomex蜂窝夹层结构填充双马树脂基复合材料结构成型过程中的蜂窝芯塌陷问题。     

全高度泡沫夹芯结构胶接共固化制造工艺

采用德固赛的ROHACELL PMI结构泡沫为芯材,通过实验验证PMI泡沫的膨胀量为5%,发明了一种刚性泡沫夹层结构"软-硬模"共固化成型的工艺方法,分析了成型压力对泡沫及全高度泡沫的产品性能的影响。此工艺借助复合材料软模,可以整体制造无人机全高度泡沫夹芯舵面类结构,已经通过飞行验证。     

聚合物夹层复合板材性能及成型技术研究进展

夹层复合板是一种高强轻质的复合板材。主要包括蜂窝夹层结构与泡沫夹层结构。夹层复合板材广泛应用于航空航天领域。早期的夹层板材以金属材料为主。随着聚合物工业的加速发展,聚合物材料以及纤维增强聚合物也成为夹层复合板材的主要材料。主要介绍各种以聚合物为原材料制成的蜂窝夹层板材和泡沫夹层板材的性能、成型技术和应用领域。     

Nomex蜂窝夹层结构共固化技术及静态压缩力学性能研究

利用玻璃钢蒙皮和芳纶纸蜂窝,采用整体共固化的方式,对芳纶纸蜂窝夹层结构的一体化成型技术进行了研究,验证了蒙皮-蜂窝芯子-蒙皮(三明治结构)结构一体化成型的工艺可行性,并制备蜂窝夹层结构。通过比较夹层结构的粘接效果和面外静态稳定压缩测试,结合压缩应力-应变曲线,采用理论分析方法建立了夹层结构屈服强度本构方程。工艺试验和测试结果表明,采用玻璃钢蒙皮和芳纶纸蜂窝所制备的蜂窝夹层复合材料,蒙皮与蜂窝夹芯间胶接质量良好,弹性阶段面外静态稳定压缩强度达到5MPa,具备优异的层间和抗压性能,为其在相关领域的应用提供了一定理论基础。     

双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁弯曲性能试验

复合材料夹层结构具有比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等特点,以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板,采用真空导入成型工艺,制备双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁。对无格构泡沫夹芯复合材料梁,不同腹板高度、腹板间距双向格构增强泡沫夹层复合材料梁进行三点弯曲试验,研究其破坏模式和机理。基于泡沫填充矩形蜂窝芯材的等效十字模型,预估试件的抗弯刚度和挠度,计算值与试验值吻合较好。     

蜂窝预成型法制造蜂窝夹层结构件

采用蜂窝预成型方法制造了蜂窝A夹层结构制件,通过对外观、厚度、平拉强度和内部质量的检测,结果表明,蜂窝预成型方法能够有效地解决制件因成型压力过大而导致的蜂窝芯侧向塌陷问题,是一种非常有效的工艺方法。     

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.     

格构增强型复合材料夹层结构的制备与受力性能

真空导入成型工艺是一种新型的适合大型/异型复合材料结构件成型的技术.选用H-60 PVC泡沫、四轴向玻璃纤维布以及乙烯基酯树脂,通过在泡沫芯材上、下表面开槽,同时沿芯材厚度方向剖开,采用真空导入成型工艺制备出在结构上具有创新构型的格构增强型复合材料夹层结构.研究结果表明,真空导入成型工艺充模速度快、成型效益高;格构增强型复合材料夹层结构的剪切、平压与抗弯性能均较传统夹层结构得以提高;其格构腹板可有效抑制泡沫芯材剪切裂纹的扩展,避免面板与芯材的剥离破坏;阐明了格构增强型复合材料夹层结构的受弯极限承载能力.     

某型飞机PMI泡沫夹层结构翼梢小翼成型技术研究

以某型飞机PMI泡沫夹层结构翼梢小翼为研究对象,通过对翼梢小翼结构特点和技术难点分析,开展了异形复杂型面硬质泡沫精确加工、弯管类零件成型方案、小翼零件成型工艺方案设计以及胶接夹具工装方案设计等4个方面的攻关研究。结果表明,分步固化成型工艺方案及软硬组合模工装形式合理可行,试验件完全满足相关技术和质量要求,为类似泡沫夹层结构复材制件的制造提供了参考。     

双马来酰亚胺/碳纤维蜂窝夹层结构孔隙优化

双马来酰亚胺(BMI)树脂/碳纤维(CF)预浸料作为蒙皮结构与芳纶纸蜂窝芯共固化工艺既要控制蒙皮的成型质量,又要控制蜂窝与蒙皮的黏接质量,同时蜂窝芯零件的耐压较小,因此针对共固化工艺过程中经常出现的孔隙问题进行研究。通过对孔隙数学模型进行分析,基于BMI树脂预浸料高挥发分和高流动的特性,对成型过程中预浸料铺层数、袋内真空压力、预浸料树脂含量调节不断优化。以无损检测和金相分析为手段,分析了成型工艺过程中的影响因素。研究发现,BMI/CF预浸料在蜂窝夹层结构中的孔隙率与铺层层数、袋内真空压力和BMI树脂含量有关。孔隙的产生主要是由于挥发分在预浸料和胶膜界面处的浓度差异引起的,当预浸料铺层层数≤10层时,蜂窝夹层件孔隙<1.5%;当预浸料铺层层数>10层时,蜂窝夹层件孔隙>1.5%。通过吸胶工艺及调节袋内真空压力能够有效地降低蜂窝夹层结构中的孔隙含量。     

湿热循环对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构性能影响的研究

通过对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构进行湿热处理,测定夹层复合材料的吸湿、脱湿曲线,研究湿热对夹层复合材料的吸湿性能的影响,同时对湿热循环处理前后的夹层复合材料试样进行力学性能和介电性能的测试,以研究湿热循环对两种PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构的吸湿性能、力学性能及介电性能的影响。     

泡沫夹芯结构复合材料VARI工艺模拟研究

提出了一种简单方便的等效建模法,解决了大尺寸夹芯结构或复杂形状夹芯结构真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺模拟仿真计算量大,效率不高的难题。采用等效建模法和细化建模法对矩形泡沫夹芯结构复合材料平板的VARI工艺进行了模拟仿真分析,并结合工艺成型实验进行了验证。结果表明,由两种方法计算得到的理论充模时间与实测树脂充模时间基本一致,采用等效建模法所得树脂流动前锋位置曲线与工艺成型实验测试值更加吻合。     

High-velocity impact loading in honeycomb sandwich panels reinforced with polymer foam: a numerical approach study

The employment of lightweight structures is one of the most important goals in various industries. The lightweight sandwich panel is an excellent energy absorber and also a perfect way for decreasing the risk of impact. In this paper, a numerical study of high-velocity impact on honeycomb sandwich panels reinforced with polymer foam was performed. The results of numerical simulation are compared with the experimental findings. The numerical modeling of high-velocity penetration process was carried out using nonlinear explicit finite-element code, LS-DYNA. The aluminum honeycomb structure, unfilled honeycomb sandwich panel, and the sandwich panels filled with three types of polyurethane foam (foam 1: 56.94, foam 2: 108.65, and foam 3: 137.13 kg/m³) were investigated to demonstrate damage modes, ballistic limit velocity, absorbed energy, and specific energy absorption (SEA) capacity. The numerical ballistic limit velocity of sandwich panels, filled with three types of foam, was more than that of a bare honeycomb core and unfilled sandwich panel. In addition, the numerical results showed that the sandwich panel filled with the highest density foam could increase the strength of sandwich panel and the numerical specific energy absorption of this structure was 23% more than that of unfilled. Finally, the numerical results were in good agreement with experimental findings.

     

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹芯复合材料的滚筒剥离性能研究

系统研究了泡沫密度、泡孔孔径、成型方式、芯材或蒙皮表面的糙化处理对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹芯复合材料剥离强度性能的影响。研究结果表明,泡沫密度、泡孔孔径、成型方式和表面糙化对PMI夹芯复合材料的剥离强度提高均有明显作用,其中以泡沫密度和泡孔孔径影响最为显著,分别提高了157%和95%。本研究内容对如何提高PMI泡沫夹芯复合材料的剥离强度具有很好的工艺指导作用。     

Processing-properties relationship of sandwich panels with polypropylene-core and polypropylene-matrix composite skins

This paper reports on the development and the optimization of a thermoforming process (compression molding) for thermoplastic sandwich panels. The skins of the panels are fabricated from polypropylene (PP)/continuous glass fibers dry prepregs in the form of a commingled fabric. The use of two different types of core material has been used, a PP foam and a PP honeycomb. Additionally, two alternative methods for the thermoforming process have been analyzed, using either a one-stage or a two-stage process. In the one-step process, skin molding and skin-core bonding are carried out simultaneously. In the two-stage process, the skins are first thermoformed and then bonded to the core as the second stage. The influence of the selected process parameters on the mechanical properties of the panels has been experimentally investigated, leading to the identification of the preferred processing conditions. Polym. Compos. 25:307–318, 2004. © 2004 Society of Plastics Engineers.