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。     

复合材料加筋壁板优化设计

对于复合材料加筋壁板稳定性优化问题,由于涉及多个设计变量:筋条数目、筋条间距、筋条高度、筋条的铺层参数、面板的铺层参数等,本文采用具有多参数级联编码方式的遗传算法时基于稳定性设计要求的加筋壁板进行了优化.对复合材料T型加筋壁板结构重量优化的算例,验证了本文所用方法的有效性.     

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。     

含损伤复合材料加筋板强度分析及修补研究

对含损伤复合材料加筋板进行了强度分析及修补研究。建立了复合材料层合加筋壁板的有限元分析模型,该模型采用界面单元以有效模拟筋条和壁板之间的连接界面及层板分层界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads和Hashin失效准则作为失效判据,引入材料刚度退化模型,采用非线性有限元方法,研究了复合材料加筋壁板在压缩载荷下的破坏过程。建立了筋条脱粘面积、层板分层面积与结构承载能力之间的关系,对不同损伤加筋板进行了修补研究,研究结果可为合理制定复合材料构件缺陷验收标准和结构修理容限提供分析依据。     

基于试验设计的复合材料加筋壁板不确定性研究

随着航空结构系统的复杂化、多样化与大型化,结构高承载能力与轻量化的需求日益紧迫。复合材料加筋壁板因其比强度高、比模量高以及优异的承载性能,在飞机机翼上下壁板、机身曲板等部段得到了大量的应用。但复合材料易受加工精度影响,材料性能表现出极大的分散性,具有不可忽视的不确定性,即使参数发生微小波动,对结构的承载能力影响都是十分严重的。因此,对复合材料加筋壁板的设计必须考虑不确定性的影响。本文针对复合材料加筋壁板开展不确定性的研究,首先基于正交试验设计对不确定性参数进行显著性分析,然后利用少量、关键参数进行中心组合试验设计,从而构建显著参数与结构响应特性之间的响应面,通过蒙特卡洛模拟获得结构响应特性的分布特征,并与试验对比,确定分析流程的可行性。结果表明:对复合材料加筋壁板屈曲载荷有显著影响的参数主要有:壁板单层厚度、筋条腹板高度、筋条间距以及沿纤维方向弹性模量,在显著性参数服从正态分布下,屈曲特性也服从于正态分布。本文所采用的不确定性分析基本流程对有限元模型修正与复合材料加筋壁板设计具有指导意义。     

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。     

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。     

复合材料加筋壁板设计、分析与试验研究

由于复合材料加筋壁板结构具有整体成型性好、承载效率高、连接件数量少等诸多优势,所以在直升机/飞机的结构上获得了广泛的应用。本文主要针对典型纵向加筋壁板开展了设计、分析、工艺及试验研究,采用理论分析和试验研究相结合的方法,对两种典型加筋壁板的承载能力进行分析和验证。研究表明：在质量相同的情况下,T型加筋壁板比泡沫填充帽型加筋壁板有更高的承载能力。研究中开发应用了全新的复合材料非线性屈曲分析方法,为复合材料加筋壁板结构承载能力预测提供了一种新途径。研究成果为复合材料加筋壁板的设计提供了依据,为复合材料在未来中、重型直升机主承力结构上的应用储备了技术。     

考虑厚度方向压缩影响的复合材料加筋壁板筋条-蒙皮界面失效表征方法

筋条-蒙皮界面失效对复合材料加筋壁板在后屈曲阶段的承载能力具有重大影响。研究表明,厚度方向的压缩会对复合材料加筋壁板的筋条-蒙皮界面性能产生影响。在前人研究的基础上,本文以数学方法推导出一种考虑厚度方向影响筋条-蒙皮界面失效表征方程。建立单元表征试验的有限元模型,利用虚拟试验确定了各项待定系数,给出了失效包面。该方法可用于指导单元表征试验的实施。     

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...     

复合材料帽形加筋板极限承载能力

本文研究了复合材料长加筋板在轴向压力作用下的纵向极限承载能力推导出复合材料梁柱的极限承载能力公式。并考虑了加筋板的初始几何缺陷,载荷偏心,蒙皮屈曲后的有效蒙皮宽度对复合材料长帽形加筋板的极限承载能力的影响。     

六通管脱螺纹抽芯复合机构及其注塑模设计

针对塑料产品上螺纹孔位螺纹及芯部需同时抽芯脱模的要求,设计了一种一次内螺纹脱模、两次型芯脱模的六通管脱螺纹抽芯复合机构及其热流道注塑模具。脱螺纹抽芯复合机构基本组成包括油缸驱动的滑动抽芯组件、内螺纹脱螺纹组件、电机驱动组件。该基本组成构件能同时实现产品的管口脱螺纹与芯部抽芯脱模功能;在该机构基本组成构件的基础上,设计了齿轮齿条螺纹型芯转动止位定位机构,以及多螺纹抽芯复合机构,机构与模具结构设计新颖,结构合理,用简单的机构实现了产品的自动化模塑生产。     

基于UG NX的汽车音响面板注塑模设计

在汽车音响面板工艺分析的基础上,采用UG NX 10.0软件设计了一种汽车音响面板单型腔注塑模具。该模具采用了两板式结构、镶拼式型芯结构、两点进料方式、推切式潜顶针浇口、三面斜导柱抽芯以及顶针、推管和推块组成的复合顶出机构。实践证明,该模具结构合理,保证了制品质量,简化了模具结构,方便了模具成型零件加工,对类似面板的注塑模设计具有一定的借鉴意义。     

复合材料帽型长桁末端结构研究

本文首先利用Abaqus分析了压缩载荷作用下常用复合材料帽型长桁壁板结构的破坏模式,然后通过试验分别研究了不同的长桁末端与加厚蒙皮的位置关系以及不同长桁末端斜削形式对复合材料帽型长桁端头压缩性能的影响。     

复合材料加筋壳稳定性研究

本文根据复合材料加筋壳的材料特性,获得了环肋、纵筋、斜筋和三角形网格加筋壳的广义刚度系数,从而将圆柱壳与加筋壳恶性循环 问题统一起来,并利用Donell壳体理论,推导了在外压作用下,复合材料加筋圆柱壳总体失稳的临界压力公式,可供有关工程设计师参考。     

薄壁加筋结构复合材料特种包装箱体的制备

本文简要介绍薄壁加筋结构复合材料包装箱RTM的成型工艺过程，分析了包装箱生产中的铺层方式，注射压力等因素对制品成型过程的影响。测试了RTM专用树脂在不同固化剂，促进剂比例下的凝胶时间和玻璃钢硬度，确定促进剂和固化剂比例，制备了结构致密，表面硬度合适的薄壁加筋结构复合材料包装箱。     

一种多元组合抽芯机构注射模设计

针对具有多向侧孔、内侧凹特征的相机前面板,采用注射模计算机辅助设计技术,设计一种多元组合的抽芯机构注射模具。分析了相机前面板的工艺特点及要求,介绍了模具工作原理,着重阐述了型腔布置、分型面设计、浇注系统设计、成型零部件设计、抽芯机构设计、楔紧块斜角的确定、定模板侧壁厚度的确定、脱模及复位机构设计、冷却系统设计。该模具结构合理、系统坚固,运动部分动作协调、可靠,满足塑件成型需要。     

氮化硼基复合陶瓷型壳的抗钛液冲蚀能力

研究了纯氮化硼型壳、氮化硼基复合型壳与熔融钛之间的界面反应,比较了2种型壳的抵抗钛液冲蚀能力.对这2种型壳的高温残余强度、表面形貌、化学成分等进行了分析.结果表明:氮化硼基复合型壳中加入氧化钇,不仅能提高型壳的强度及致密度,还能在型壳内表层形成一层由均匀随机分布的氧化钇和氮化硼粉粒网状链结成的"马赛克"结构的面层,具有显著提高型壳抗钛液冲刷和侵蚀的能力.     

显示器前面板的注射模具设计

对聚碳酸酯/(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物合金显示器前面板的热流道注射模具进行了设计。通过对面板的结构分析确定合理的模具浇注系统和侧向分型与抽芯机构。运用Pro/Engineer软件对模具各机构进行三维设计,缩短了设计周期,提高了设计效率和模具质量。