碳纤维复合材料轨道车辆结构的设计分析

车体的轻量化是轨道交通车辆未来发展的方向之一,碳纤维复合材料是车体轻量化设计的优选材料。本文介绍了一种全碳纤维复合材料车体的轻量化设计,包括整车结构设计和连接设计。通过有限元方法对复合材料整车结构的强度、刚度以及模态进行了校核。进一步对碳纤维复合材料的力学性能进行了评价。并按照一体化成型和模块化的思维,采用真空辅助成型工艺在烘箱环境下制备复合材料车体试验段,验证了车体的结构设计和制造技术的可行性。研究结果表明:(1)碳纤维复合材料车体的设计应综合考虑材料特性、车体结构和承载方式,减少零部件数量和连接,实现车体的一体化成型;(2)碳纤维复合材料在车体制造上能够较大幅度减少车体质量。本文设计的碳纤维复合材料车体在满足车体强度、刚度和模态标准的前提下,全碳纤维复合材料车体相比传统铝合金车体减重42%。     

复合材料点阵结构新型结点连接方式研究

复合材料点阵结构结点连接方式有机械连接、挖槽嵌锁、胶接和整体成型连接,这些连接方式普遍存在试件面板分层、杆件屈曲、面板损伤和胶接强度不足等现象。针对以上问题,本文首先提出一种新型自平衡结点连接方式,通过对结点分析可知该连接方式杆件受力合理,面板不易分层,结点不会脱胶。然后将该新型结点连接方式应用到某点阵结构中,与采用传统结点比较,制备了二组试件并对其进行静载对比试验。结果显示采用该新型结点连接方式的试件具有强度大、刚度大和结点连接稳定的特点,克服了传统结点的缺点,具有良好的应用前景。     

平流层飞艇碳纤维复合材料刚性骨架的管件连接方法研究

碳纤维复合材料凭借优良的力学性能在浮空器领域具有很好的应用前景。根据某平流层飞艇项目的工程需求,本文对飞艇刚性骨架的碳纤维管件结构件连接问题开展了初步研究。基于对目前碳纤维复合材料管件连接方法现状的调查,对法兰接头连接、卡槽接头连接和榫卯接头连接三种简易连接方法进行了轴向拉伸试验研究及适用性分析。在此基础上,提出了一种使用螺纹套管接头的连接方法,并通过试验和有限元软件模拟,验证了该方法可以满足飞艇工程设计的抗拉能力指标要求和作为平流层飞艇刚性结构件的构造要求,并具有安装/拆装便捷等优点,解决了平流层飞艇项目的工程需求。     

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。     

先进树脂基复合材料的发展方向

先进树脂基复合材料由于具有比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成型的独特优点,还有特殊的电磁性能和吸波隐身的作用,已经在航空航天等高科技领域得到了广泛应用。     

树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展

为促进树脂基复合材料连接技术的发展及其在桥梁工程中的应用,本文从连接接头形式、接头制作工艺、接头传力特点和承载力影响因素等多个方面归纳总结了树脂基复合材料连接技术的研究成果,分析了其在桥梁工程中的应用现状及特点,认为连接技术是制约树脂基复合材料结构在桥梁工程中应用的瓶颈问题之一。根据树脂基复合材料结构的特点,借鉴航空工业中广泛应用的复合材料耳片接头、多向承插接头及复合材料桁架结构整体成型工艺等研究成果,提出了解决桥梁工程中复合材料结构连接问题的技术方案。     

树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展

为促进树脂基复合材料连接技术的发展及其在桥梁工程中的应用,本文从连接接头形式、接头制作工艺、接头传力特点和承栽力影响因素等多个方面归纳总结了树脂基复合材料连接技术的研究成果,分析了其在桥梁工程中的应用现状及特点,认为连接技术是制约树脂基复合材料结构在桥梁工程中应用的瓶颈问题之一.根据树脂基复合材料结构的特点,借鉴航空工业中广泛应用的复合材料耳片接头、多向承插接头及复合材料桁架结构整体成型工艺等研究成果,提出了解决桥梁工程中复合材料结构连接问题的技术方案.     

飞艇吊舱的综合优化设计

通过对飞艇吊舱外挂结构特性的分析,以吊舱重量轻和制造成本低为设计目标,在对材料选取、结构布局和结构细节设计等方面进行综合优化设计。并通过有限元分析和静力试验对优化后的舱体结构进行静强度、刚度验证。计算及试验结果表明飞艇吊舱满足强度、刚度设计要求,结构重量比予定重量节省10%,从而可以增加有效任务载荷或减少浮囊体积。     

复合材料多筋角盒模压成型模具设计技术研究

多筋角盒作为结构连接的重要部件之一,对其尺寸精度和力学强度有较高要求。复合材料具有强度高、密度小、耐腐蚀等优点,成为多筋角盒的理想选择之一。模具设计过程是复合材料多筋角盒成型设计的关键环节。本文主要通过多筋角盒整体结构分析、现有模具结构比较分析、模压模具总体设计与型腔设计、模具的制造与成型、模具的铺层分析五个主要方面的分析,根据模压成型原理,研究并设计出一种可一次成型多件多筋角盒的模具。该套模具的设计大大提高了生产效率,有效解决了产品成型过程尺寸精度差、结构强度不足的问题。     

无人机的复合材料设计与关键技术

正高空长航时无人机平台是我国急待发展的重大军事装备项目。与金属材料相比,树脂基复合材料具有结构重量轻、复杂或大型结构易于成型、设计空间大、比强度和比刚度高、热膨胀系数小等诸多优点。将复合材料直接应用于无人机结构上对减轻空机身重量、增加有效载荷、提高安全性和隐身性具有重要的作用。     

试论金属复合材料机械连接的热接触效应

复合材料因具有设计成型简单、刚度大、强度高等优点被广泛应用各个生产领域中。实际应用中,为充分发挥复合材料实际应用价值,应注重金属和复合材料机械连接接触热阻问题分析。本文对接触热阻理论进行分析,探讨影响接触热阻影响因素,为金属与复合材料间更好的实现机械连接提供参考。     

木塑复合板材生产设备设计

为提高大尺寸木塑复合板材的连续化生产能力,采用挤–注–压成型方法,改进木塑复合板的成型工艺。针对木塑复合材料的加工特点设计出可以生产大尺寸木塑复合板材的设备,设备分为挤出塑化单元、储料注射单元和模压成型单元三部分;其中,挤出塑化单元采用锥形双螺杆挤出机并加设副进料口组合,储料注射单元由储料桶与双级油缸连接组成,模压单元由模压装置和成型模具组成。利用该技术方法,能制备出力学性能优异的木塑复合材料,当聚丙烯和木粉含量分别为30份和70份时,材料的拉伸强度为28 MPa,弯曲强度为61 MPa。该专用设备组成的生产线可实现木塑复合板材的连续化生产,不仅拓宽了木塑复合板材的应用范围,也降低了木粉的回收利用成本。     

复合材料结构轻量化方法及技术

本文分析和总结了采用纤维增强聚合物复合材料(FRP)实现结构轻量化的主要方法及技术。指出了实现结构轻量化的三个主要方法,一是复合材料的高性能化,即通过进一步提高复合材料的比强度和比模量实现结构减重;二是复合材料高效承载结构构型优化设计,即通过复合材料优势承载能力与结构传力路径的优化配置实现结构减重;三是复合材料复杂结构整体成型,即通过摒弃连接赘重实现结构减重。并给出了实现上述三种结构轻量化方法的技术途径。     

金属基复合材料制备工艺及结合力的研究

根据金属基复合材料结构特点和性能要求,设计了相应的实验方案,并进行压制成型实验,在压制成型过程中采用不同的压力、温度、时间进行实验,制备了结合强度高的金属基复合材料。通过拉伸试验,研究了压力、温度以及时间3个工艺参数与复合材料结合性能之间的关系。结果表明,当复合材料模压成型压力为8~9 MPa,成型温度为320~330℃,成型时间为30~35 min时,复合材料的结合强度最佳。     

基于积木式的飞艇桁架式复合材料龙骨结构验证方法

根据复合材料结构积木式验证方法,结合飞艇桁架式龙骨的结构特点,提出了飞艇桁架式复合材料龙骨的验证思路和结构设计与强度验证的步骤。以某飞艇的桁架式复合材料龙骨结构强度的验证为例,对上述方法进行了从元件级到部件级的试验验证、数值验证及其结果的对比分析。结果表明所建立的桁架式复合材料结构的Nastran有限元分析模型满足工程需要,飞艇桁架式复合材料龙骨可以采用积木式方法进行验证。     

不同工艺碳纤维增强复合材料构件的力学性能

针对碳纤维增强复合材料在电动汽车车身上的应用,分别采用手糊、真空袋压和模压三种成型工艺,设计制备了碳纤维增强复合材料层合板和双帽形管件两种实验样件。对样件进行了单向拉伸和三点弯曲试验,对构件的力学性能、表面质量、微观结构和破坏形式进行了比较,并分析了不同工艺性能存在差异的原因。研究表明:采用模压工艺成型的复合材料结构件气泡少,孔隙率小,表面质量最好;模压成型的层合板拉伸强度比手糊成型的提高了14.39%,管件弯曲强度比手糊成型管件提高了一倍,比真空袋压成型管件提高了47.58%。研究证实模压成型相对于手糊和真空袋压工艺,产品具有较优良的力学性能和一致性,较适合于电动汽车等轻量化结构的成型。     

59/80R63巨型全钢工程机械子午线轮胎钢丝圈组件的研发

介绍59/80R63巨型全钢工程机械子午线轮胎钢丝圈组件的研发。针对钢丝圈组件下三角胶与成型鼓上半部件贴合不实,贴合界面存在空气或打压后界面剥离问题,将下三角胶由传统的直角三角形改为圆弧形,相应将原有贴合盘的水平面底部改造成弧形曲面,并将弧形下三角胶分两部分贴合,有效提高了成型半成品的质量稳定性,解决了轮胎因胎圈部位鼓包脱空或热剥离而早期报废问题。     

天线用碳纤维三向织物复合材料反射面一体化成型方法

本发明提供了一种伞天线用碳纤维三向织物复合材料反射面一体化成型方法, 将碳纤维丝束按照特定交织规律, 编织成平面三向织物, 然后将有机硅胶喷涂于三向织物表面, 将喷涂后的三向织物铺于伞天线发射面成型模具表面, 采用袋压室温硫化成型, 制得的复合材料具有强度高、比模量大、可塑性好、耐高温、抗冲击、耐疲劳,整体结构性能好等一系列优点, 将复合材料作为反射面与天线骨架连接, 完成天线反射面安装.     

基于HAJIF系统的汽车复合材料防撞梁设计

复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性,将其用于汽车结构上,可比常规的金属结构减重25％～30％,并可明显提高车辆性能.与金属结构相比,汽车复合材料A柱、侧围、地板等零部件结构设计过程中强度、刚度及稳定性因素复杂,尤其在复合材料铺层缺乏工程经验时,设计周期较长、设计结果很难快速应用到工程中...     

固体火箭发动机复合材料及其连接裙成型技术进展

介绍了固体火箭发动机壳体连接裙的功能,讨论了复合材料在国内外发动机连接裙上的应用,综述了复合材料裙的预制成型及一体化整体成型技术、RTM成型技术,并介绍了复合材料裙连接方式以及网格结构复合材料裙的进展。