复合材料热压罐成型工艺实验教学探讨

通过复合材料热压罐成型工艺实验,让学生实践原材料—工艺—性能关系的复合材料制备全过程,掌握湿法制备预浸料与热压罐成型工艺的基本实验技能,同时学生自主设计实验方案,激发其综合运用课堂理论知识。实验课程内容对于学生理解复合材料热压罐成型工艺的原理和复合材料的复合效应、性能的可设计性、构件与材料同步性等具有重要意义。

复合材料热压罐成型工艺虚拟仿真实验设计

为了解决复合材料热压罐成型工艺实验高危、低效、高成本的难题,提高实验的交互性、实用性和覆盖面,利用Unity 3D、3D Studio Max和Maya等软件设计开发了复合材料热压罐成型工艺虚拟仿真实验,并依托于开放式虚拟仿真实验教学管理平台开放运行,将高危低效的热压罐成型实物实验教学转换为无危高效的虚拟仿真实验教学。设计相关学科知识点的交互性操作,通过交互性操作,增加学生的参与感和掌握相关的知识点,同时实现学生实验操作的全覆盖和实验结果的实时在线评价反馈,提高实验教学效率和质量。

复合材料热压罐成型工艺仿真技术研究综述

工艺仿真技术是大型复合材料构件制造的重要支撑技术。在西方发达国家,仿真技术在大型复合材料主承力构件制造中的应用已趋于成熟。近10年来,我国工艺仿真技术研究也取得了阶段性成果,但是距国际先进水平仍有较大差距。对国内外复合材料热压罐成型工艺仿真技术研究现状进行综述,结合近期研究工作分析了国内航空制造领域对复合材料仿真技术的需求。最后,根据国内仿真技术现状对复合材料热压罐成型工艺仿真技术的发展提出建议。

基于COMPRO模型的复合材料热压罐成型工艺仿真

有效利用热压罐技术来实现复合材料成型的关键在于选择合适的工艺参数和制定合理的工艺方案,虚拟热压罐工艺仿真可以有助于对固化过程进行预测,提高工艺设计效率,降低生产成本。本文介绍了热压罐工艺仿真软件COMPRO以及典型的固化过程分析模型(热化学模型、流动压实模型和应力变形模型)。最后给出了影响COMPRO数值模拟的关键参数及翼梁样件试验数据与数值模拟对比,COMPRO可以较为准确的预测固化工艺。

虚拟仿真技术优化碳纤维/PMR型聚酰亚胺复合材料热压罐成型工艺

采用传统热压罐工艺制备碳纤维/PMR型聚酰亚胺复合材料时会出现高的热惯性、热场复杂不均匀、树脂固化度难确定等问题,严重影响产品质量和性能。本文提出了一种虚拟仿真优化传统热压罐工艺的交互式方案,设计集可获取真实工艺参数的传感器、实时数值模拟热压罐和网络数据库于一体的虚拟仿真系统优化热压罐工艺,获得节省工艺时间和降低损耗的高质量碳纤维/聚酰亚胺复合材料。

航空树脂基复合材料热压罐成型工艺审核探讨

分析了纤维增强热固性树脂基复合材料的热压罐成型工艺过程,从人、机、料、法、环、测方面对该成型工艺的审核要点进行了探讨。

复合材料热压罐成型模具结构参数对温度场的影响

固化过程中热压罐内温度场分布的均匀性对于复合材料的结构性能、强度等方面具有重要影响。本文以目前航天制造业中广泛使用的用于制作复杂大型结构件的框架式模具作为研究对象,在COMSOL中建立了热压罐框架式模具在固化过程中的非定常三维温度场,研究了模具的不同筋板厚度和通风孔尺寸的情况以及型面下方半圆形散热孔存在与否的情况对模具型面温度场均匀性的影响。对比支撑筋板厚度分别为10,8,6和4 mm模具的温度标准差曲线发现:减小支撑筋板厚度可增加型面温度场均匀性,但模具整体稳定性随着筋板厚度变薄而迅速降低,更易发生受压失稳现象;对比纵向通风孔尺寸为130 mm×220 mm、150 mm×220 mm、170 mm×220 mm和190 mm×220 mm模具的温度标准差曲线发现:适当加宽筋板通风孔尺寸可提高型面温度场的均匀性,但宽度170 mm与190 mm的曲线基本重合,影响已不明显;同样型面下方散热孔的存在可以提高型面温度场的均匀性。

工艺参数对热塑性复合材料热压成型L形构件褶皱缺陷的影响

针对热塑性复合材料构件热压成型工艺产生褶皱缺陷问题,本文基于ABAQUS有限元软件建立了热塑性复合材料L形构件热压成型数值仿真分析方法,通过层合板力学性能和热物性能测试确定仿真分析所需材料参数,并通过试验验证了建立的仿真分析方法能够用于褶皱缺陷研究,在此基础上探究了层合板预热温度、模具初始温度和支撑弹簧刚度3个工艺参数对L形构件热压成型后褶皱缺陷的影响规律。结果表明:(1)层合板预热温度越高,模具初始温度越低,L形构件出现褶皱缺陷的区域越大,层合板预热温度为380℃时,模具初始温度为180℃时,褶皱缺陷的区域最小;(2)弹簧刚度过大或者过小,褶皱缺陷的区域都会增大,弹簧刚度为1.2 N/mm时,褶皱缺陷的范围最小。

热压罐工艺环境对于先进复合材料框架式成型模具温度场的影响

热压罐固化工艺过程中的模具温度分布对于先进复合材料成形质量影响很大。本文在之前相关文献研究的基础上,对模具温度场分布的工艺环境因素作了进一步的研究。结果表明,工艺环境因素中,风速、升降温速率对于模具型面温差影响显著,而模具在罐内的摆放位置则对模具型面温度场温差影响很小。

复合材料热压罐成型工装热分布影响因素研究

复合材料成型过程中,热压罐内的温度场、工装热分布等都会影响零件的温度均匀性,进而影响零件的成型质量。对一种盆型结构复合材料成型工装的热分布进行了研究,分析了工装结构、热压罐与升、降温速率对工装热分布的影响,试验结果表明,工装结构是影响热分布的关键因素,热压罐尺寸及工装在热压罐中的位置对热分布有明显影响,降低升、降温速率有利于工装热分布均匀。

先进复合材料热压罐工艺成型过程压力监测技术

热压罐工艺是航空航天领域生产高性能复合材料构件最重要的方法,如工艺控制不利可能导致制件存在纤维架桥、屈曲、孔隙、分层、变形等缺陷,从而影响复合材料表面质量、力学性能以及可靠性。热压罐工艺过程压力监测技术,可为模具设计、工艺优化、缺陷形成机制分析提供有利的试验手段,提升复合材料成型制造技术水平。文中系统总结了复合材料热压罐成型工艺过程纤维、树脂、预浸料叠层承压测试方法及其适用性。

超混杂复合材料ARALL-A热压罐成型工艺研究

介绍了超混杂复合材料A－RALL-A热压罐成型工艺。着重研究了预浸布制备、铝板预处理、A－RAL－A压制的工艺参数。试验表明，所述成型工艺是可行的，对其它超混杂复合材料制造有参考价值。

复合材料热压-注塑一体成型技术综述

纤维增强的树脂基复合材料具有比强度较高、比模量较高、质量较轻等特点,在汽车、航天航空、建筑、新能源开发领域中得到广泛应用。在保证零部件使用性能及行驶安全性的前提下,开发汽车轻量化技术,实现整车减重是整个工业领域共同追求的目标。结合连续纤维增强的树脂基热压件与注塑件组合成型,提出了一种热压-注塑一体的成型新工艺。综述了纤维增强的热塑性树脂基复合材料热压-注塑一体成型技术的研究进展,简要介绍了一体成型工艺不同于传统两步成型法的优势与应用,详细阐述了热压-注塑一体成型关键技术的研究现状,最后,对热压-注塑一体成型技术的发展前景进行展望。

热压罐/真空辅助组合工艺成型复合材料及其质量评价

综合分析热压罐工艺和真空辅助成型(VARI)工艺的优缺点,并对两种成型工艺进行优势整合,开发出新型的热压罐/VARI组合工艺;对该新型工艺成型质量包括纤维体积分数及其厚度等进行评价,并与VARI成型对比。结果显示,热压罐/VARI组合工艺制件纤维体积分数可达60%以上,并且树脂固化前的保压时间越长,纤维体积含量越大,直至纤维体积分数到达一定数值。

热压罐工艺复合材料双侧硬模成型传压机制及工艺质量影响因素

本文围绕复合材料层板双侧硬模成型方法,剖析了模具型面公差对复合材料工艺质量的影响,模拟分析了模具型面公差和预浸料变厚度对应力分布状态、树脂渗流的作用,并利用自主建立的树脂压力在线测试系统验证了双侧硬模成型中的应力分布状态。结果表明,双侧硬模成型复合材料时,模具公差对层板质量影响显著,模具负公差区易于产生孔隙、分层等缺陷,正公差区层内与层间厚度均低于负公差区;树脂压力在线测试与模拟分析均表明,模具公差与预浸料变厚度可造成双侧硬模加压中的应力非均匀分布,这是造成层内及层间厚度差异、孔隙等缺陷的主因;预浸料厚度增加、模具型面与预浸料叠层的间隙区填充程度增大有利于减小预浸料压力的非均匀性。研究结果对高型面精度复合材料制备与工艺质量控制具有重要指导意义。

飞机复合材料制件热压罐成型温度场均匀性优化方法

针对热固性复合材料制件热压罐成型过程中,工装结构优化和降低升温速率等温度场均匀性优化方法的不足,提出了在"温度低谷"区域添加加热器来提高温度场均匀性的方法。通过温度场模拟确定加热器的个数、安放位置,并求解各个加热器的功率密度,实现对"温度低谷"区域的热量补偿,提高温度场的均匀性。通过实例分析,将热量补偿前的温度场和补偿后的进行对比,最大温差从20℃降低到6.5℃,温度场均匀性有了很大的改善。

热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究

复合材料零件固化变形是多种因素综合作用的结果,如何优化结构及制造工艺以降低固化变形是许多科研工作者长期研究的课题。根据过程诱导应力和变形产生机理可将影响固化变形的因素分为热应力、固化收缩应力、温度梯度与树脂固化度、压力分布和树脂流动、模具与零件的相互作用等。分别介绍了这几种因素导致固化变形的机理,同时阐述了目前固化变形控制的研究进展。

非热压罐成型低孔隙率复合材料技术研究进展

介绍了非热压罐成型(OOA)低孔隙率复合材料技术的研究进展,详细阐述了OOA预浸料、OOA树脂再到OOA预浸料增强材料等对复合材料孔隙的影响,分析了OOA预浸料固化过程中影响孔隙的典型物理现象,以及各种制造工艺条件和参数等对孔隙率的影响,并提出了控制OOA复合材料孔隙率的方法和建议。

热压罐成型中温固化复合材料模具

介绍了几种主要适于热压罐成型中温固化复合材料的模具铝模具、钢模具和碳纤维/环氧复合材料模具,并对其优缺点进行了比较。

热压罐成型复合材料构件的变形预测与应用研究

综述了热压罐成型复合材料变形的种类、具体影响因素、各种预测变形方法、研究的典型构件类型、变形预测应用的现状,最后对进一步研究变形预测及应用的方向进行了展望。