VARTM工艺整体成型复合材料连接裙局部性能试验研究

设计了轴压性能试验,对VARTM工艺制备的复合材料整体连接裙轴压承载能力进行了试验研究。主要考察了复合材料连接裙在轴向压缩载荷作用下的轴向应变和环向应变,分析了复合材料连接裙的载荷与应变的关系,表征了裙体的表观结构刚度。结果表明,复合材料连接裙质量均匀,在625.7 kN的轴压载荷所用下,连接裙的轴向应变远小于0.5%的设计指标,连接裙的轴向表观结构刚度为40.9 GPa。     

复合材料桁架接头研究进展

复合材料桁架接头因其良好的性能已经广泛应用于航天领域的各种桁架结构中.综合介绍了复合材料桁架接头的设计、制造工艺、试验测试及其研究进展,重点介绍了模压法和自动铺丝法两种制造复合材料桁架接头的成型工艺及其设计方法.     

卫星桁架复合材料多连通接头性能的测试与分析

以典型的卫星桁架结构接头为研究对象,利用三维或二维半编织技术和三维有限元分析技术,对碳纤维增强复合材料接头进行了结构设计、试验测试和数值分析。同时对用特殊编织技术制成的复合材料接头进行了拉伸、压缩和弯曲试验,并对实验结果进行有限元分析和处理。结果显示,接头的断裂强度为400MPa,理论预测断裂位置与试验结果吻合。卫星天线桁架接头用复合材料代替某些航天航空材料是可行的。     

复合材料增强体依模整体缝合工艺研究

复合材料增强体依模整体缝合成型工艺是大量探索研究工作的基础上开发成功的新型纺织复合材料增强体成型工艺。本文对该工艺进行了较尽的介绍，采用该工艺制作 的复合材料增强体及人制作 的复合材料具有良好的整体性能，材料的结构和力学性能可设计，广泛实用，制作效率高。     

考虑接头作用的全复合材料桁架结构多尺度分析

为提高全复合材料桁架分析的精度和效率,引入结构多尺度有限元思想,对接头进行精细化建模,通过建立两点位移约束实现不同尺度模型连接,从而将接头模型嵌入宏观桁架模型,并针对具体制备工艺赋予桁架材料属性。为验证多尺度模型的优势,同时进行全复合材料桁架实验,以及分别基于全部梁单元模型和全部实体单元模型的有限元分析。对比相关模型的计算精度与效率,结果表明多尺度模型能够较好地兼顾计算精度与效率。该文针对全复合材料桁架的结构多尺度有限元建模方法,可精确分析全复合材料桁架承载性能,并且能够提供有效的局部信息,可用于分析其他包含复杂细节构造的大尺度复合材料结构。     

基于形状记忆复合材料的空间可展桁架结构研究

形状记忆复合材料具有形变恢复力大、恢复率高、恢复稳定性与可靠性好等优点,可广泛应用于空间可展开结构.本文对形状记忆复合材料及其在空间可展桁架结构中的应用进行了初步研究.利用碳纤维增强形状记忆环氧树脂得到的热致型形状记忆复合材料玻璃化转变温度Tg为94℃,可实现"记忆起始态→固定变形态→恢复起始态"循环过程10次以上.基于所研制的形状记忆复合材料,设计了空间桁架、收拢与展开过程及形状记忆铰接头,并提出了悬挂式桁架展开系统设计方案.     

基于RTM技术的碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面一体化制备与验证

设计了一种碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面结构,采用PAM-RTM软件模拟了舵面在注胶过程中的树脂流动,根据模拟结果设计了成型模具,并通过树脂传递模塑(RTM)工艺制备了耐高温碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面,对其进行了力学试验,并将三维有限元分析结果与试验结果对比。试验结果表明,碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面在150%的使用载荷下保持了结构的完整性,骨架的最大应变为2 408×10–6,复合材料蒙皮的最大应变为2 371×10–6。有限元分析结果表明,金属骨架的最大应力出现在舵轴根部圆弧过渡区,而碳纤维/聚酰亚胺复合材料蒙皮的最大应力出现在与垫片外圆弧接触处;碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面的初始破坏为蒙皮单向带横向拉伸失效。      

纤维增强复合材料与铝合金自冲铆接研究进展

为降低汽车尾气排放和提高能源的有效利用率,车身轻量化是汽车设计制造的发展趋势。近年来,铝合金、镁合金、钛合金和纤维增强复合材料等新轻型材料因具有低密度和较高的比强度及比刚度而被广泛应用于汽车及航空航天制造业。纤维增强复合材料具有高比模量、优异的耐腐蚀性、热物理性能和疲劳性能,同时还具备阻尼减震和可设计性强等优势,在汽车行业中的应用规模不断扩大。随着轻质材料在车身中的进一步应用,多材料混合车身结构对连接技术提出挑战。电阻点焊、激光焊接、传统铆接和粘接是车身常用的连接技术,随着全铝车身及混合材料车身结构的应用,自冲铆接、压印连接和搅拌摩擦焊等新型连接工艺得到推广和应用。纤维增强复合材料在车身中常与铝合金进行连接,自冲铆作为一种新轻型板材连接技术,为复合材料和金属的连接提供了解决方案。纤维增强复合材料在自冲铆过程中,铆接区域会遭受损伤,从而影响接头的外观和力学性能。因此,复合材料的损伤及其对接头性能的影响是车企关注的核心问题。目前,对复合材料自冲铆接的研究主要集中在碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和铝合金的连接,所研究复合材料的基体分为环氧树脂和聚酰胺,增强纤维的结构分为短切型、编织型和单向带等。由于环氧树脂为一种热固性基体,环氧树脂基纤维增强复合材料只能作为上板进行自冲铆接;而对于延展性较好的热塑性树脂基复合材料可以作为上板或下板进行连接。接头的成形工艺影响复合材料的损伤程度,采用圆头铆钉、增大铆接速度及控制钉头高度高于上板表面均能减小复合材料在自冲铆过程中的损伤,进而使接头获得更优的力学性能。本文归纳了复合材料和铝合金自冲铆接的研究进展,从接头的成形质量、铆接损伤、力学性能、失效形式和数值模拟研究等方面进行阐述,并展望了相关研究思路和方法,以期为纤维增强复合材料在车身中的应用提供参考。     

热压制备碳化硼涂层碳纤维增强碳化硅复合材料

采用聚对亚苯基硼的甲苯溶液为前驱体,并制得碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,初步探索了该工艺的可行性,同时对复合材料的结构与性能进行了表征。结果表明,所采用的碳纤维碳化硼涂层对复合材料的性能有很大的影响。     

超轻质全复合材料桁架结构的制备及弯曲特性

采用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制备了截面形状为三角形的玻璃纤维/环氧全复合材料桁架。研究了芯模的设计与制造、缠绕与绑束操作、固化与脱模工艺，测试了由该工艺制得的复合材料桁架肋条的直径、纤维体积含量和拉伸强度、模量。以三点弯曲的加载方式测试了所制得的超轻质复合材料桁架的弯曲性能。结果表明，用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制得的全复合材料桁架肋条的直径平均偏差为5.8%，纤维体积含量为64%，其拉伸强度和模量分别为747.5 MPa 和48.56 GPa，与模压工艺制得的单向复合材料相比分别提高了9%和15%。该超轻质(线密度 ≤1.0 kg/m)复合材料桁架整体抗弯载能力突出(失稳载荷达到2000 N)，具有良好的结构刚度。