厚截面树脂基复合材料的温度场研究Ⅰ:模拟

研究了厚截面树脂基复合材料制造过程中的内部温度场发展变化。从含有非线性内热源的瞬态热传导方程出发 ,建立了用于分析复合材料热传导的有限元公式。以通用有限元软件包为基础 ,开发了能够模拟复合材料整个制造过程中复杂物理化学变化的软件。并用该软件对两种不同厚度树脂基复合材料的制造过程进行了模拟计算 ,发现现有的固化一般厚度复合材料的固化历程不适合固化厚截面复合材料。

树脂基复合材料无损检测标样制备的研究

由于在铺层等过程中的人为因素以及工艺质量的不稳定性使得复合材料制件的质量具有一定的随机性,不可避免地会有缺陷产生。因此,对其中缺陷的有效检测,是保证复合材料制件质量的必要手段。

小截面方管结构CFRP复合材料的超声检测方法

新型飞行器已采用小截面碳纤维增强树脂基(Carbon Fiber Reinforce Polymer, CFRP)复合材料方管结构。针对该类复合材料方管的材料组成和结构特点,分析和对比了常用的超声穿透法、超声反射法和整体超声穿透法对复合材料方管内部质量检测的适用性,提出了超声对面内壁反射法。采用超声对面内壁反射法对试块中的人工缺陷和实际产品进行检测。结果表明,采用该检测方法能够全部检出试样中的10 mm×10 mm的人工分层缺陷,且可有效地检测实际产品的分层和孔洞缺陷。

厚截面层合板非同步固化的三维有限元分析

建立了描述厚截面复合材料固化压实过程的三维有限元模型并进行了模型有效性验证,计算了400层AS4/3501-6层合板在固化过程中的温度场、固化度、粘性、树脂体积含量和厚度压缩率情况.模型计算结果表明:在固化过程中,层合板的中间层会出现高于保温平台约49 K的温度峰值;层合板沿厚度方向的温度和固化度的非同步现象明显;层合板的中部存在明显的局部温度过热和快速固化区域,该区域内的树脂粘性变化剧烈、树脂流动时间缩短,阻碍了该区域及层合板下部的多余树脂流入吸胶膜,并最终导致了固化结束后树脂的不均匀分布,靠近吸胶膜的上表面树脂体积含量约为41%,靠近模具的下表面约为46.5%;层合板的最终固化压实率在15.7%左右.

碳纤维截面特性对碳纤维/环氧树脂复合材料压缩强度的影响

基于压拉平衡为特征的新一代先进复合材料的需求,开展了碳纤维截面形状和尺寸对碳纤维/环氧树脂复合材料压缩强度的影响研究。有限元模拟和试验结果均表明,增大碳纤维直径可以提高复合材料压缩强度。另外碳纤维截面形状也对复合材料压缩强度有影响,圆形截面优于椭圆形截面。

GLARE层板热态气压成形工艺参数影响规律研究

以玻璃纤维增强金属层合板(GLARE)为对象,研究单曲率GLARE层板的热态气压成形性能。分别针对热固性和热塑性树脂基GLARE层板,以成形试件的壁厚分布和成形深度为表征参数,试验探究了温度和压强2个关键工艺参数对不同树脂基体GLARE层板热态气压成形性能的影响机理和规律。结果表明:成形温度过高会使得2类树脂均发生分解失效,导致层板出现分层、破裂等缺陷;高温下熔融状态树脂的流动性增加,上下层板的挤压使其沿径向向外流动,使得试件中心厚度减小;同时,压边圈的压力作用引发树脂堆积,使得圆角区域层板厚度增加。温度为110~140℃时,热固性树脂基GLARE层板成形质量良好,试件贴合模具的最低压强为4 MPa;温度在170~200℃区间内时,热塑性树脂基GLARE层板成形质量最优,试件贴合模具的最低压强为3 MPa。