Ω型长桁加筋壁板记忆芯模共固化技术研究

复合材料机身Ω型长桁加筋壁板通常采用共固化工艺成型,在壁板共固化成型过程中,Ω型长桁内腔需填充芯模。芯模在铺放过程中需要有足够的刚性,以抵抗蒙皮自动铺丝过程中的压力;而芯模在固化过程中又要有足够的弹性,能够将热压罐的压力均匀的传递给长桁内腔。在壁板成型各个阶段,如何控制芯模不同的刚度特性是壁板共固化成型技术的关键。本文探索一种记忆芯模,该芯模在室温下表现为刚性特性,在高温下表现为弹性特性。搭建芯模承压测量系统,精确测量芯模在自动铺放压力作用下的最大变形量为0.89mm;搭建芯模传压测量系统,精确测量芯模在固化过程中的传压效率为80%-97%。此外,基于记忆芯模方案,探索Ω型长桁加筋壁板成型工艺过程,制造加筋壁板试验件,并对其外观、无损、厚度及金相进行检测,得到试验件的质量满足要求。     

复合材料“J”型加筋壁板成型工艺研究

介绍了一种复合材料加筋壁板的制造方法。从工艺制造及模具设计2方面论述了如何解决复合材料加筋壁板成型工艺中存在无损、外形控制、变形和脱模困难等问题。实验结果表明,通过对工装芯模增加拔模角度,可解决复合材料零件回弹变形难题;采用金属模具和复合材料模具相结合的方式,可有效保证肋与蒙皮的胶接质量。     

共胶接T型加筋壁板模具设计及成型工艺研究

本文选取T型加筋壁板作为典型结构件,研究了热压罐共胶接工艺中成型模具的设计和模具对成型质量的影响。首先针对T型筋条的结构和成型特点,设计了两种模具方案,研究了硬模(金属模具)/硬模、硬模/软模(橡胶模具)两种模具配合方式对筋条成型质量的影响,并进一步研究了筋条、蒙皮的固化顺序对T型加筋壁板共胶接质量的影响。结果表明,T型筋条成型中拐角区的传压及受压均匀性是模具设计中考虑的要点;与硬模/硬模配合方式相比,硬模/软模配合方式可以提高筋条拐角区的受压和密实均匀性,不容易出现因受压不均而在拐角区和填充区产生的纤维褶皱及孔隙缺陷,但是筋条尺寸精度低于硬模/硬模的情况;采用有限元法模拟分析了硬模、软模内部压力分布,发现模拟结果与实验结果基本一致;已固化筋条与未固化蒙皮胶接时,胶接区蒙皮的厚度均匀性不易保证,采用未固化筋条与已固化蒙皮共胶接的方式更容易保证胶接区的质量。本文研究结果对壁板类结构整体化工艺成型质量的控制具有指导意义。     

工型加筋结构模具方案对共固化过程树脂压力及成型质量的影响

以碳纤维/双马树脂复合材料工型加筋结构为研究对象,研究了模具方案对热压罐共固化过程树脂压力及成型质量的影响。对筋条两侧的模具采用了三种方案,即铝模/铝模、橡胶软模/铝模、拐角区预浸料增强橡胶软模/铝模。采用自主建立的树脂压力在线监测系统对三种模具方案下工型加筋结构内部树脂压力分布进行研究,进而结合制件尺寸及内部缺陷情况,分析模具方案对树脂流动、模具与预浸料铺层贴合程度及密实过程的影响。结果表明:橡胶软模能显著提高模具与预浸料的贴合程度,从而提高压力传递效率和密实程度;软模拐角区刚度对制件成型质量影响显著,拐角区刚度过低则成型中模具发生较大形变,不利于另一侧铝模与预浸料贴合以及制件尺寸精度的保证;适当提高软模拐角区刚度可提高密实压力均匀性和制件成型质量;适当刚度的橡胶软模和金属刚模配合方案对于加筋壁板结构的共固化工艺较为适用。     

固化工艺参数对复合材料帽形加筋壁板固化变形的影响研究

帽形加筋壁板具有高比强度、高比刚度、良好的可设计性等优点,在航空航天、能源交通、海洋工程、医疗、建筑、机械等工程领域得到了广泛应用.本文分析了固化工艺参数(固化温度、固化压力、降温速率)对帽形加筋壁板固化变形的基本规律,在深入研究预浸料固化动力学的基础上建立了帽形加筋壁板固化变形的理论模型.通过实验对该模型进行了验证和修正,修正后的理论模型与实际变形量具有较好的一致性.     

复合材料U形混杂夹层结构固化变形及控制研究

本文以复合材料U形混杂夹层结构为研究对象，通过固化变形仿真模型建立、求解和试验件制造，初步得出零件固化变形规律。将固化变形仿真模拟的结果作为成型工装设计依据，并制造的试验件，试验件型面合格点数由36.36%提高至88.41%,证明基于试验数据修正固化变形仿真模型的参数及变形预测方法适用于U形混杂夹层结构。按照本文中的固化变形补偿方法进行成型工装设计，可以实现对零件的固化变形控制，从而减少试模次数和降低工装返修率，大大降低制造成本。     

某型机外翼典型盒段样件复材加筋壁板制造技术研究

本文对某型机外翼典型盒段样件复合材料翼盒上壁板的结构形式、成型工艺、装配应用情况进行了介绍,重点对样件翼盒上壁板的成型工艺进行了研究,通过盒段样件复合材料上壁板的研制,初步掌握了大尺寸加筋壁板类零件的制造工艺;分析了产生缺陷的原因,优化工艺方案,最终制造出合格产品并交付装配车间。     

共固化成型无人机用复合材料/蜂窝夹层结构面板的性能

针对无人机结构工程设计和工艺方案需要,通过试验比较几种预浸料在共固化成型工艺状态下制备的蜂窝夹层结构面板与在相同固化工艺条件下制备的层压板的力学性能,得出可直接采用共固化工艺制造无人机飞机机体结构的结论.性能结果显示,由所选择的适用于共固化工艺的预浸料所制备的面板与层压板试样的力学性能基本是相当的,但面板的层间剪切强度却明显比层压板的低.     

泡沫填充帽形加筋结构复合材料壁板成型工艺研究

针对某型机泡沫填充帽形加筋结构复合材料机翼壁板开展了成型工艺研究。结果表明,壁板所用复合材料的性能满足帽形加筋壁板二次胶接的工艺需求;在帽形加筋长桁与蒙皮进行二次胶接前对胶接部位采用400#砂纸进行打磨,可以保证胶接性能;采用室温加压工艺可以保证复合材料构件的内部质量和厚度精度要求;在帽形加筋壁板进行二次胶接固化时采用...     

RTM成型复合材料共固化结合面性能研究

通过对RTM技术成型结构复合材料结合面的研究,对不同方法所成型的共固化结合面的性能进行测试和分析,优选出一种最佳的预成型方式。     

复合材料帽型加筋壁板结构VARI工艺模拟与制造技术研究

采用PAM-RTM软件,对帽型加筋壁板结构进行了树脂流道仿真与设计。过程中,分别对注射口和溢料口在蒙皮、筋条等典型区域的分布位置和数量,树脂重力及注射溢料开关顺序对壁板树脂渗透效果及注射时间的影响进行了分析对比。仿真结果表明:采用蒙皮边缘两端注射帽顶溢料、从零件边缘向中央区域依次关闭溢料口的流道设计,零件出现缺陷的概率最小。以此仿真结果为参考,开展了帽型筋条壁板VARI工装设计与制造,最终通过零件成型及质量检测验证了仿真分析结果的有效性。     

多轴向复合材料加筋壁板的定位及成型

针对复合材料多轴向加筋壁板提出了一种框架式的模具定位结构。在蒙皮成型模具上设置一个定位框架,从框架的梁上定位筋条成型模具。模具结构简单、操作方便并且采用特殊的真空袋封装方式可以成型出筋条尺寸精度高、位置精确的复合材料加筋壁板。     

复合材料捻子条自动化制造工艺研究

捻子条是复合材料梁肋三角区必不可少的填充材料。为了优化捻子条的制造工艺,提高制造质量,提高自动化程度,开展了材料构型、成型温度、材料填充数量等工艺参数的研究,探索不同的工艺参数对捻子条制造质量的影响。结果表明:材料填充数量为102%,拉挤成型温度为100℃,材料构型选取6. 35 mm×6层,可以保证捻子条的尺寸稳定、外观质量好。针对帽型长桁加筋壁板的捻子条,可以采用自动铺丝+拉挤成型工艺制造捻子条。采用优化后的捻子条可以保证蒙皮和帽型长桁的装配到位,固化后壁板三角区光滑过渡,质量好。     

树脂基复合材料帽型加筋构件固化过程压力在线监测研究

为研究碳纤维增强树脂基复合材料构件固化过程的压力分布规律,搭建了以毛细管压力传感器为核心的压力在线监测系统,应用该系统在线监测得到了复合材料帽型加筋构件固化过程各关键部位的压力分布。在此基础上,分析了帽型加筋构件固化过程各部位压力分布受芯膜调型孔孔占比Xs的影响,研究了不同孔占比芯模固化帽型加筋构件的成型精度和微观质量。结果表明,当芯膜调型孔孔占比为0.099时,帽形加筋构件固化过程的压力分布均匀性较好,构件成型精度和微观质量较高。     

聚甲基戊烯芯模材料的应用研究

帽形加筋是一种减重效率较高的结构形式,在飞机结构中发挥着重要作用,因此帽形加筋板制件的共固化成型成为国内航空复合材料制造的一项关键技术。所成型出的帽形件形状规整,无翘曲变形,无异物存在,外观光顺,内腔表面平滑,尺寸在公差范围内。研究聚甲基戊烯芯模材料在复合材料帽形加筋的应用。一次共固化制造复合材料帽形制件,可以保证产品质量。     

共固化蜂窝夹芯结构复合材料的蜂窝收缩问题研究

介绍了蜂窝夹芯结构复合材料共固化成型的特点,对蜂窝厚度较大的夹芯结构复合材料的热压罐共固化成型工艺进行了研究。通过将蜂窝边缘使用层压板和蜂窝灌封料组合固定等方法,解决了传统共固化工艺条件下蜂窝滑移、收缩、产生缺陷等技术难题。     

复合材料帽形结构水溶芯模共固化成型工艺研究

介绍了采用水溶性芯模的一次共固化技术制造带帽形加强筋的复合材料制件的工艺路线及效果。所采用的材料为可零吸胶的T700/5429预浸料,为提高R区抗剥离能力,分别采用不同的填角方式。结果表明：采用这种工艺可以较好地解决帽形复合材料构件固化后脱模问题,制件外形准确,内部质量良好,适当的填角方式可以极大地提高帽形结构R区的抗剥离能力。     

双曲率复合材料帽型加筋壁板自动化制造技术研究

具有大开口窗框、帽型长桁双扭曲爬坡结构特征的双曲率复合材料帽型加筋壁板是中后机身段曲率变化最大的部位。通过试验件制造开展了原材料智能仓储物流系统、自动铺丝和铺丝轨迹规划、自动铺带和热隔膜自动化成型帽型筋条、筋条定位、柔夹数控加工工艺性研究,文章验证了双曲率复合材料帽型加筋壁板的自动化制造技术的可行性。研究表明,双曲率复合材料帽型加筋壁板自动化制造技术能满足材料工艺要求和验收技术条件要求。     

复合材料机身Z型隔框变形控制研究

采用单向带预浸料在Z型隔框成型工装上完成零件的铺贴及固化,在零件切边以后采用三坐标测量机完成零件的型面测量,将测量数据与零件理论型面进行了分析对比。分析了零件缘条与腹板之间的回弹、零件在半径方向以及在腹板方向上的变形情况,并根据工程对零件型面的要求,对隔框成型工装进行了型面补偿,得到了工装设计的零件工艺数模。采用完成型面补偿以后的工装制造了全尺寸隔框零件,采用三坐标测量机对零件型面进行了测量,验证了工装型面补偿的有效性,零件型面轮廓度控制在±0.375 mm以内,隔框在与角片及蒙皮进行装配的过程中,很好地满足了装配公差的要求。     

民用客机大型复合材料蜂窝夹芯尾缘胶接技术研究

本论文以民用大型复合材料尾缘为研究对象,创新研制双曲面蜂窝数控切削及检测一体化工装,确保加工与检测基准的一致性,提高了蜂窝检测的可靠性;研制的蜂窝芯实现表面平整度在±1.25mm内;蜂窝芯分段处阶差≤0.15mm;蜂窝零件装配型面精度±0.15mm。开展次级零件及胶接组件复合材料工装热分布分析,合理选取固化参数;首次采用楔形活块工装设计,对窄腔薄壁复合材料蒙皮变形进行补偿,实现窄腔薄壁蒙皮高质量成型。成型蒙皮的外形尺寸轮廓度为0.2,薄壁窄腔蒙皮窄腔处U型位置厚度公差≤±2%;成型后薄壁窄腔蒙皮孔隙率≤1%;民用客机大型复合材料尾缘的成功研制,对于推进复合材料胶接技术水平,推动复杂大型复合材料整体构件的应用意义重大。