民用飞机复合材料加筋壁板制造技术研究

在过去的几十年里,先进复合材料技术取得了巨大的进步,然而,复合材料在设计、制造特别是应用方面的潜能并没有得到完全发挥。文章以高韧性高温固化环氧高强中模碳纤维单向带及织物预浸料为原料,采用手工铺贴预浸料、二次胶接的方法制造加筋壁板,第一步选取热压罐固化长桁,第二步采用干长桁与湿蒙皮胶接共固化的方法制造加筋壁板,通过定位卡板限制筋条轴线位置,解决了加筋壁板轴线偏移问题,将轴线精度由以往的±2 mm提升至±0.5 mm,同时采用增加专用压力垫的固化成型方法,解决了传统金属工装传压不均匀的问题,减少了加筋壁板零件收口变形量,有效地提升了零件的固化质量,最终制造出相关性能指标优于现行技术要求的合格零件,该零件不光在制造过程及检验指标方面符合设计要求,而且零件的外形尺寸及轴线精度也满足装配的需求。     

芳纶三维编织复合材料的抗冲击性能研究

用三维纺织结构复合材料的纤维倾斜模型在准细观结构层次上分解三维编织复合材料 ,建立与三维编织复合材料具有相同纤维体积含量的单向板细观模型。用动态显式算法有限元程序模拟倾斜单向板弹道侵彻破坏过程 ,并得到弹体贯穿靶体后的剩余速度和靶体变形形态。计算结果与弹道测试结果的比较证明在三维编织复合材料细观结构简化方案基础上计算三维编织复合材料弹道冲击性能的有效性。并简要讨论靶板破坏方式和破坏机理     

含划痕缺陷TB6钛合金单轴疲劳寿命研究

采用连续力学方法结合有限元模拟研究了含划痕缺陷TB6钛合金板的疲劳寿命。首先建立带缺陷的TB6试验件有限元模型,随后施加疲劳载荷,最后根据Chaboche疲劳损伤模型计算试验件的疲劳寿命。     

单元对船用复合材料板架数值模拟精度的影响

针对船用复合材料板架在横向弯曲载荷作用下的有限元仿真计算精度未得验证的问题,文章基于abaqus对某帽型梁复合材料板架有限元数值模拟,对比了多种单元模拟下的静强度仿真结果和试验结果,并分析了帽型梁中的填充泡沫与帽型梁帽缘对整体结构的强度和刚度影响,其中实体单元模拟的计算结果与试验结果的相对误差低于9%,壳-壳单元建模法相对误差小于15%,壳-梁单元建模法相对误差在20%以内,有无填充泡沫和帽缘之间的数值模拟结果相对误差低于5%,结果表明在船用复合材料板架弹性变形范围内,可以按照工程误差许可选择不同的单元来数值模拟,整体结构建模时填充泡沫和帽缘可以忽略。     

三维角联锁机织复合材料低速冲击压缩性质研究

通过试验测量和有限元分析研究了三维角联锁机织复合材料经向低速冲击压缩性质。利用落锤冲击仪测量复合材料在不同冲击能量下的载荷位移关系,利用光学显微镜观察低速冲击压缩后试样的破坏形貌和损伤机理,建立了细观结构有限元模型来进一步解析其低速冲击压缩行为。结果表明:随着冲击能量增加,材料刚度增加,最大载荷下降,总吸收能上升,破坏程度加剧;在破坏形态上表现为高冲击能量会导致裂纹变大、变宽,更易沿经纱方向扩展,并伴有剪切、分叉、界面脱黏分层和纤维断裂抽拔等现象;有限元所得到的载荷-位移曲线和破坏形貌与试验结果具有较好的一致性。     

端板连接节点有限元研究

为了研究ABAQUS有限元软件对端板连接节点建模的可靠性,利用对比建模所得结果和试验结果的方法,验证其正确性。主要对比了试件的破坏形态、滞回曲线和极限承载力。结果表明:ABAQUS有限元软件建模分析得出的结果与试验得出的结果基本一致,从而证明了有限元建模的可靠性,可以用有限元软件分析的方法对试件进行深入的研究。     

复合材料胶接方式的设计

研究了复合材料的各种胶接接头的形式 ,分析了胶接应力 ,提出了三维编织预制件的混合连接、双搭斜接、混合斜接的三种方法以及通过模具设计控制表面光洁度、尺寸精度以提高三维编织复合材料胶接质量的观点     

木塑复合材料表面胶接特性研究进展

简要介绍了木塑复合材料目前常采用的连接方式及胶黏剂,并从木塑复合材料的表面处理方法和胶接机理这两方面对木塑复合材料表面胶接特性的研究进展进行了综述,展望了今后木塑复合材料表面胶接特性的重点和发展方向。     

集成材制造技术问答8(续)

(3)指接条加工精度差:指接条加工后有弯曲和扭曲等缺陷,胶拼时可能被暂时压平矫正,但胶拼后这些指接条会产生很大的内应力,趋向恢复原来的弯曲形状,从而造成集成材弯曲,这就要求指接加工工序中,指接条不得过分弯曲和扭曲.     

芳纶平纹机织/非织造混杂结构复合材料低速冲击性能的有限元分析

采用有限元分析方法，研究含芳纶平纹机织物/芳纶非织造布的6种不同预制体结构在不同低速冲击能量下的低速冲击性能，探究不同混杂结构复合材料的低速冲击响应特性，揭示材料在低速冲击条件下的失效机制。有限元分析结果表明，有限元模拟结果和试验结果吻合度较高；在低速冲击能量作用下，层间交替铺层复合材料的损伤程度和变形程度最小；树脂与纱线脱黏、纤维束部分受损，以及非织造布层损伤是复合材料主要的失效模式；芳纶平纹机织物优异的抗剪切性能可阻止损伤的扩展并提高复合材料的损伤容限。     

基于“虹吸”原理和超声脱胶的蚕丝含胶率测试仪

分析了现有蚕丝含胶率测试方法所存在的缺陷,设计了蚕丝含胶率快速测试仪,包含脱胶单元和回收单元,脱胶单元主要包括超声波振荡器和虹吸装置,回收单元主要包括储水器和电加热器。利用超声波空化作用对蚕丝进行快速高效脱胶,利用虹吸装置的虹吸作用及电加热器的持续加热使脱胶液循环反复流入回收单元中的储水器,最终使丝胶和丝素彻底分离,进而测试蚕丝含胶率。试验结果表明:蚕丝含胶率快速测试仪结构简单,操作简便、快速,测试结果准确、可靠。     

复合材料加筋壁板轴压承载能力试验研究

根据真实飞机结构确定了加筋壁板试验件构型及试验构型。采用固支方式引入轴压载荷,逐级加载直至试验件破坏。对试验结果进行了分析,试验结果表明结构具有很强的后屈曲承载能力,需要在结构设计中充分考虑以减轻结构重量。     

杉木板条横向线拼工艺初探

探索通过浸胶线绳连接的方式横拼杉木板条取代传统胶拼。采用单线拉伸的方式测定浸胶线绳连接的胶接性能,研究浸胶线绳连接中线绳种类、胶种、开槽宽度等因素对浸胶线绳胶接破坏载荷的影响,分析优化浸胶线绳连接方式。结果表明,市售棉线及尼龙线作为连接线绳的破坏载荷较高,同时开槽宽度为1.5 mm时的破坏载荷优于开槽宽度为1.0 mm的破坏载荷;通过对浸胶线绳连接工艺参数的进一步优化,并结合工业化生产要求,可得最优的条件为:胶种为热熔胶,线绳为棉线,开槽深度为2.0 mm。利用该工艺制备的细木工板的横向静曲强度和表面胶合强度达到了国家标准GB/T 5849—2016《细木工板》的要求。     

复杂曲面夹层结构复合材料制件成型工艺研究

以复杂曲面大尺寸蜂窝夹层结构复合材料制件为研究对象,考察了复杂曲率形状的蜂窝夹层结构制件的成型工艺,以及不同共胶接工艺参数对复合材料制件质量的影响。结果表明:对于等厚度、曲率变化大的蜂窝夹层结构,采用共胶接的成型方法成型内蒙皮时,采用卸真空的工艺会导致内蒙皮内部质量较差,而采用抽真空的工艺并选用合适压力的工艺方法,会保证内蒙皮成型质量好的同时又能满足蜂窝芯的抗压要求。     

三维角联锁机织复合材料三点弯曲破坏的有限元计算

为了说明一种层层接结三维角联锁机织复合材料在三点弯曲载荷下的动态响应以及结构破坏行为,运用有限元分析软件ABAQUS,在纱线、基体细观结构尺度上计算与考察材料在一恒速弯曲应力作用下的挠度随时间的变化历程、渐进破坏过程、应力分布以及应力集中区域的结构效应。通过分析计算结果发现：三维角联锁机织复合材料的三点弯曲破坏与其结构特征密切相关,破坏由结构中的应力集中区域萌发。此外,应力集中部位主要位于屈曲波浪状的经纱上,且处于各根经纱的弯折部位。这种结构特征使其在材料承载过程中受到的载荷最大,从而导致破坏的进一步扩展。     

碳纤维增强树脂基复合材料表面隐身厚涂层对超声波检测的影响

针对碳纤维增强树脂基复合材料表面隐身结构的厚涂层将对超声波检测的影响,设计了一套试验方案,模拟复合材料在实际使用过程中出现的缺陷,并制作了相应的试验板加以验证。使用该方案可以得到在不同种类漆层、不同厚度漆层对超声波检测的影响大小。结果表明,碳纤维增强树脂基复合材料表面喷涂隐身涂层体系后,用超声波探伤预埋的各处缺陷发现试块底波衰减很明显,对小于φ3mm聚四氟乙烯薄膜缺陷无法判别。     

三维角联锁机织复合材料的冲击破坏有限元模拟分析

为研究层层接结三维角联锁机织复合材料的抗高速冲击性能,以指导抗冲击材料的结构设计,通过有限元分析的方法,计算此材料在具有不同入射速度弹体冲击下的动态响应。通过对比各种冲击条件下弹体的速度与时间曲线、加速度与时间曲线、材料渐进破坏扩展及最终破坏形态等的结果发现：冲击过程中,弹体的速度变化可被划分成2个阶段;弹体的加速度波动情况可直接反映复合材料靶体吸收弹体动能的动态规律;此外,经纱发生波浪状屈曲的区域是该类材料的重要结构部位,应在设计抗冲击型三维角联锁机织复合材料时进行局部强化与结构优化。     

蜂窝夹层结构消音板平压试验研究

通过对蜂窝夹层结构消音板压缩试验研究,建立蜂窝结构压缩应力随压缩应变变化曲线,得到不同位移载荷下芯材的变形特点,试验结果曲线验证了蜂窝纸板压缩过程经历的4个阶段,与理论曲线吻合。从试验结果来看,该芳纶纤维增强蜂窝夹层结构复合材料作为某新机用风扇消音板材料满足力学性能要求。     

尾翼梁腹板损伤对结构承载能力的影响

复合材料在飞机尾翼等承力结构中的应用越来越多,针对复合材料尾翼梁结构,通过有限元分析,比较了完好结构和损伤结构承载能力的变化情况,分析了腹板损伤失效破坏的模式,获得了不同损伤程度对结构屈曲剩余强度、破坏剩余强度和剩余刚度的影响规律,并绘制了关系曲线,对于复合材料尾翼梁结构的设计和损伤容限评估有一定的参考价值。     

集成材制造技术问答 8集成材的检验、缺陷及其产生原因(续)

(3)指接条加工精度差:指接条加工后有弯曲和扭曲等缺陷,胶拼时可能被暂时压平矫正,但胶拼后这些指接条会产生很大的内应力,趋向恢复原来的弯曲形状,从而造成集成材弯曲,这就要求指接加工工序中,指接条不得过分弯曲和扭曲。62 为什么集成材会产生表面不平? 集成材经砂光产生表面不平有如下几个原因: (1)木材含水率不均:集成材经砂光放置一段时