Fe_3O_4对微波扫描快速成形复合材料固化速率及性能的影响

为实现大型复合材料构件损伤的微波扫描固化快速修补,提出选择吸波性能优异的Fe_3O_4作为环氧E51+DDM体系的微波吸收剂,利用超声设备对Fe_3O_4粉体进行分散,研究了Fe_3O_4添加量对微波扫描固化速度的影响并探索其增速机理;在此基础上制备Fe_3O_4体系的玻纤/环氧复合材料试验件,研究了添加Fe_3O_4对玻纤增强复合材料热、力学性能的影响。研究结果表明:Fe_3O_4的加入提高了体系的吸波能力进而加快体系的反应速率,且在添加量为1%时对体系的增速效率最高,与纯环氧体系相比其固化时间缩短了24%;与未加Fe_3O_4纯体系相比,添加1%Fe_3O_4环氧体系的玻璃化转变温度提高了1.5℃,拉伸模量提高了5.8%,但两者的拉伸强度相当,弯曲强度及短梁剪切强度分别提高了9.0%和6.5%。

环氧复合材料微波扫描修补工艺及力学性能研究

微波加热具有加热速度快、加热均匀等优点,将微波固化技术应用于复合材料的修补,具有巨大的发展前景。针对E51/DDM体系玻璃纤维复合材料的微波扫描快速修补,通过扫描设备对预制缺陷复合材料层合板进行修补,研究了微波扫描修补工艺及修补后试样的力学性能。研究结果表明,300mA输入直流电流所对应的固化工艺具有较高的固化效率,同时固化制品具有良好的力学性能,最终确定此工艺为微波扫描修补工艺;当修补试样未加覆盖外层时,修补后试样的拉伸性能保持率较高,弯曲性能保持率较低,拉伸强度及模量保持率分别为89%和92.7%,修补面加载与背面加载的弯曲强度保持率分别为74.9%和77.5%;添加覆盖外层后,修补试样的拉伸及弯曲性能均得到提高,拉伸强度及模量保持率分别提高为98.7%和95.4%,修补面加载与背面加载的弯曲强度保持率分别提高为96%和94.4%;与热固化修补相比,微波扫描修补能节省70%左右的修补时间,具有更高的修补效率。

××环氧胶黏剂用于某航空发动机外涵机匣内表面修复的可行性研究

航空发动机复合材料外涵机匣内表面工作温度高,且受复杂环境因素影响,是当前外涵机匣修理的难点。本文主要以××环氧树脂为修补胶黏剂,制备了0. 5 mm损伤深度的典型试验件,通过典型修补试验件的耐温性能、抗振动性能及力学性能,对××环氧胶黏剂用于外涵机匣内表面修复的可行性进行了研究。研究结果表明:试验件在230℃及280℃的高温环境下未发生明显变化,满足外涵机匣耐温试验要求;振动实验中各应变点的应变值平均值均小于50με,试验后胶黏剂与复合材料保持良好的胶接状态;修补后试验件的拉伸强度与未损伤试样的强度相当,疲劳强度略有降低,但均满足外涵机匣对于静力及疲劳强度的要求。

含分层复合材料层合板拉伸剩余强度研究

以T300/BMP316复合材料层合板为研究对象,开展了含预制分层层合板的静拉伸试验及静强度预测方法研究。通过试验获得含预制分层层合板的拉伸剩余强度。基于三维逐渐损伤分析方法,采用双层节点法模拟初始分层,建立了含分层复合材料层合板的静载逐渐损伤分析模型,静强度预测误差在5%以内。采用所建立的方法对分层处于不同层间位置的含分层层合板的拉伸剩余强度进行预测,分析了此种层合板的分层危险层间位置。

复合材料机匣周向安装边模拟件强度与损伤分析

为了较准确地预测航空发动机机匣复合材料周向安装边的强度和失效模式,以某型涡扇发动机复合材料机匣周向安装边为对象,开展了复合材料机匣周向安装边模拟件的静拉伸试验和静强度及损伤预测方法研究。通过试验获得周向安装边模拟件静强度及给定考核静载下的损伤模式;基于3维逐渐损伤分析方法,采用挤压孔边局部节点合并等效接触算法,建立了复合材料机匣周向安装边模拟件的静载逐渐损伤分析模型,采用该模型对安装边模拟件不同角度的铺层损伤模式进行了分析。结果表明:静强度预测误差在6%以内,考核静载下的预测损伤与试验结果对比损伤区域基本一致;所建立的静载逐渐损伤分析模型具有较高的计算精度。

模压工艺对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层合板力学性能的影响

利用热模压工艺制备玻璃纤维增强聚丙烯(GF/PP)复合材料层合板,通过差示扫描量热(DSC)法试验分析,确定相变参数,运用ANSYS有限元分析,将复合材料热力学参数与温度的非线性关系定义到材料特性中,研究模压成型过程中温度场变化情况,为模压成型工艺制度的确立提供理论指导和依据。以压缩强度、层间剪切强度和冲击韧性作为力学性能评价指标,采用响应曲面法探讨和分析制备工艺对GF/PP复合材料层合板力学性能的影响,得到最优模压工艺制备参数,获得最高复合材料层合板力学性能,为GF/PP复合材料自动铺放奠定铺放工艺基础。试验结果表明:模压加热工艺参数对复合材料层合板力学性能的影响度(从大到小)依次为:热压温度、热压时间、热压压力。较优的模压加热工艺参数为:热压温度228℃、热压时间6min、热压压力1.1MPa,在此工艺条件下制备的GF/PP复合材料层合板,层间剪切强度为31.12 MPa,压缩强度为100.96 MPa,冲击韧性为2.27kJ/cm^2。