复合材料多隔板框梁结构的RTM工艺成型

复合材料多隔板框梁结构复杂,内外形精度要求高,本文研究了采用树脂传递模塑成型(RTM)工艺实现该类结构的精确制造。介绍了RTM成型模具的设计、预制体的制备及其注胶工艺的改进,并讨论了它们对于RTM制件质量的影响。结果表明,整体线型注胶口利于大型复杂结构的树脂注胶;适当增大注胶压力,并进行保压,有利改善制件表面质量;控制预制体和树脂中的气泡有利改善制件内部质量;预制体转角区增加额外填充材料可以避免该区域的富树脂及其脱落引起的表面缺陷。最后对其力学性能进行了测试分析。     

夹层复合材料三点弯曲试验和有限元模拟分析对比

采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备了泡沫夹层复合材料,并测试了泡沫夹层复合材料在不同作用载荷下的位移;同时,采用有限元软件ANSYS Workbench在上述加载条件下对该材料进行数值仿真,并和实验结果进行对比分析.研究结果表明,在100~600 N载荷作用下,数值仿真结果和实验结果误差在10%以内,数据吻合良好,验证了该方法具有潜在的工程应用价值.     

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。     

Z向增强高阻燃泡沫夹芯复合材料成型工艺研究

采用复合材料树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP)工艺及泡沫缝纫技术制备了以玻璃纤维Z向增强泡沫为芯材的高阻燃夹芯复合材料,分析了原材料、导流方式、真空度、树脂注胶量等参数对其成型工艺的影响.结果表明:通过控制树脂黏度与真空度可以实现树脂在芯材及面层的良好流动,通过改善纤维的浸润剂、导流方式及树脂量等参数,可控制制品缺陷,大幅提升其力学性能.     

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。     

超轻复合材料机翼结构设计及成型技术研究

在给定外形与尺寸的机翼设计要求下,进行了机翼结构设计、工艺设计、产品制造及力学性能实验研究。采用有限元分析软件,对复合材料机翼进行静力学分析,提取了主承力结构,设计了内部骨架结构。提出了"工字梁+薄蒙皮+变厚度"的结构方案,并通过碳纤维复合材料铺层设计和聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫设计,实现机翼内部的结构制造。研究了复杂外形零件模具的设计思路,设计了中央翼盒和机翼双模具。采用模压+共胶接成型工艺方法,设计了机翼成型工艺流程。通过这种方法成功制造了机翼,并进行了力学性能测试。最终制备的机翼表面质量和外形尺寸满足要求,实现了重量轻、载荷比重大的机翼设计与制造。证明了本文结构设计及成型方法的合理性与有效性。     

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.     

固化压力对PMI泡沫/高温固化环氧碳纤维夹层复合材料胶接性能影响的研究

针对PMI泡沫/环氧碳纤维夹层结构复合材料的热压罐胶接成型工艺,系统研究了不同密度的PMI泡沫在0.2 MPa与0.3 MPa下的热稳定性能、蠕变性能。同时分别考察了不同厚度、不同处理条件的PMI泡沫在热压罐中的压缩变形情况,总结了压力对泡沫的尺寸稳定性的影响规律。通过研究PMI泡沫/环氧碳纤维夹层结构复合材料的力学性能,比较了不同固化压力下PMI泡沫与碳纤维面板胶接质量。结果表明,密度大的泡沫的抗蠕变性能好。泡沫的高温蠕变性能受压力影响敏感,随着压力增大,变形量迅速增大。经130℃热处理2 h后PMI泡沫的抗蠕变性有所提高。采用0.2 MPa与0.3 MPa胶接的PMI泡沫/高温固化环氧碳纤维阶层结构的抗滚筒剥离强度差别较大。抗剪切强度、抗平面拉伸强度及抗弯曲强度无明显差别。     

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。     

复合材料RTM成型工艺参数的研究

对树脂传递模塑(RTM)成型工艺进行了具体的研究,对所得制品进行了力学性能测试,并研究分析了不同注胶温度和注胶压力对制品力学性能的影响.证明了RTM工艺过程中注胶压力越小,树脂对纤维的浸润也越充分,制品的力学性能也相应的较好.提高注胶温度在使树脂粘度降低的同时也不利于RTM工艺的排气,从而影响制品的力学性能.     

全透波Nomex蜂窝夹层结构的研制及性能研究

研制了蒙皮/Nomex蜂窝/蒙皮的三明治夹层结构。对胶接后固化和整体共固化成型两种成型方式开展了研究，并分别测试了两种方案制备的夹层结构的面外静态压缩性能、侧压性能、对应蒙皮的力学性能（包含拉伸性能、压缩性能、弯曲性能和层间剪切性能），试验测试结果满足设计指标要求，在此基础上进一步开展了夹层结构平板样件的透波试验，试验结果表明，不同厚度夹层样件在2.2～3.0 GHz的频率范围内的透波率均高于95%，满足设计指标要求。     

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。     

夹芯复合材料力学性能分析方法对比

采用真空导流成型工艺制备了芳纶/玻纤—泡沫夹芯复合材料,并对其力学性能表征方法进行了研究分析,其表征方法主要包括力学性能测试和有限元数值仿真分析。通过样品的力学性能测试和对样品进行建模仿真分析得出:两种力学性能表征方法的分析结果误差在8%以内,验证了有限元数值仿真分析的可靠性;此外,将有限元分析技能应用于产品的开发过程,可实现产品研发由传统的"经验指导实验"模式向"理论预测、实验验证"新模式转变,在新产品的应用上取得突破,实现缩短研发周期、降低研发成本的目标。     

PMI泡沫材料拼接用低密度糊状胶粘剂的研制

以低黏度EP(环氧树脂)为基体树脂、核/壳型橡胶为增韧剂、高强度玻璃微珠为填充料和混合胺为固化剂,制备了PMI(聚甲基丙烯酰亚胺)泡沫材料夹层结构件的拼接和补强用低密度双组分糊状胶粘剂。结果表明:该胶粘剂在密度、耐热性、力学性能和工艺性能上获得了较好的平衡,其密度为0.50 g/cm3,其铝合金胶接件的常温剪切强度超过15.0 MPa,常温本体压缩强度超过40.0 MPa,PMI泡沫材料拼接件的平面拉伸强度超过了3.0 MPa;该胶粘剂满足常温可凝胶拼接定型、中温(120℃)和高温(175℃)均可固化成型的工艺特性,目前已在EP预浸料-PMI泡沫材料夹层结构件的热压罐成型工艺中获得了成功应用。     

注射成型低发泡HDPE的改性研究

本文中采用注射成型工艺制备了ＨＤＰＥ低发泡结构泡沫材料,并分别探讨了发泡剂及胶 联剂用量对泡沫材料性能的影响,考察了不同种类的填料对泡沫制品性能及外观的影响。     

圆环夹层复合材料VARI树脂充模模拟研究

夹层结构复合材料VARI成型过程中树脂流动较为复杂,容易产生干斑等缺陷。传统的试错法存在周期长、成本高等缺点,借助有限元软件研究其树脂流动过程是非常有必要的。本文采用有限元控制体积法模拟圆环型夹层结构复合材料的充模过程,计算出增强材料的渗透率,设计出三种充模方案。结果表明,沿模型外圈铺设注胶管道,内圈铺设出胶管道的充模方案,充模时间为4500s,是最合适的充模方案,与试验结果相吻合,并对其平拉、平拉、侧压、剪切、剥离、弯曲性能进行了测试。     

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.     

微孔注塑发泡聚氨酯成型工艺及微观结构研究

采用超临界CO_2微孔注塑成型工艺制备热塑性聚氨酯弹性体(TPU)微孔泡沫材料,研究超临界流体(SCF)注塑发泡工艺对TPU泡沫微观结构及力学性能的影响规律。本文基于正交优化实验设计,以制品拉伸强度为优化指标,优化微孔成型工艺参数。最优微孔注塑工艺为:注射量16 cm~3;SCF含量0.4%;注射速度60 cm~3/s;保压压力1 MPa。本文通过研究成型工艺对制品结构及力学性能的影响,为超临界CO_2制备高发泡率高性能TPU软质泡沫材料提供技术支持。     

干铺丝预制体的液体成型工艺研究

为解决RTM类成型工艺中的预制体制备及定型问题,在国内率先开展对干铺丝-液体成型工艺的研究,主要研究内容为液体成型过程工艺参数影响机制及制件的力学性能。采用单因素法确定液体成型时预制体粘结剂含量、注胶温度、充模时间的影响机制,再通过正交法确定了最佳工艺组合,最后就层间剪切与弯曲性能与模压工艺进行比较。实验结果表明,液体成型过程中,树脂的流动充模会受到工艺参数不同程度的影响,注胶温度的影响最大,充模时间影响甚微,通过正确的工艺组合可以减少孔隙等缺陷,保证复合材料的内部质量。力学性能测试表明,干铺丝-液体成型工艺的力学性能水准与模压工艺持平,其中弯曲强度略有降低。     

泡沫夹层结构的模压共固化成型工艺及参数选定

在分析夹层结构的基础上,概述了常用芯材包括铝蜂窝、NOMEX蜂窝和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的性能和特点,介绍了刚性泡沫夹层结构常用的成型工艺,详细阐述了刚性泡沫夹层结构的模压共固化成型工艺及相关参数的选定。