大厚度复合材料构件固化成型技术的研究

大厚度构件的应用越来越广泛,常规方法固化大厚度复合材料构件时会产生大的温度迟滞、固化不均匀、中间过热、高残余应力和大变形等现象,为提高构件质量,从热压罐成型、模压成型、液体成型、电子束成型、微波成型等方面综述了固化大厚度复合材料构件的技术进展,分析了当前各种工艺技术固化大厚度时仍然存在的问题,然后对进一步研究大厚度复合材料构件固化成型技术的方向进行了展望,最后认为微波成型工艺能短周期、低能耗、高质量固化地大厚度复合材料构件是比较有潜力的解决方案之一。

大厚度复合材料层合板固化制度数值模拟

采用数值模拟方法研究了X850预浸料层合板的固化过程,通过对比两种不同固化制度下大厚度复合材料的固化放热过程,以及料层中心的最大温度值,对升温过程的影响进行了分析,最后与试验数据进行了对比验证。结果表明:升温速率过快导致料层中心区域温度过高,对零件质量产生不利的影响,可以通过适当减缓升温进行很好的缓解。同时,模拟结果与试验结果吻合良好,说明建立的模型符合X850预浸料的固化过程模拟要求,能够对固化过程和温度历程进行定量化的预测。

不同修补工艺下的大厚度树脂基复合材料修补片热应力

建立了大厚度碳纤维复合材料修补片与母板共固化的有限元数学模型和计算方法,并采用已有实验结果验证了数学模型和计算方法的正确性。计算了修补片与母板共固化过程中的温度、固化度及热应力变化过程,研究了挖补斜度、纤维铺层方向、纤维铺层顺序等修补工艺参数对修补片固化过程中不同阶段温度及热应力场分布的影响。研究结果表明,挖补斜度对于升温和保温阶段修补片内的热应力影响较大,对于降温结束后的修补片热应力影响较弱。增大挖补斜度,可减小大厚度修补片升温和保温过程的热应力,也可避免较大的热应力集中。在整个固化过程中,0°铺层角对应的修补片内的残余热应力最小,90°铺层角对应的修补片内的残余热应力最大,且在修补片顶部中心有较强的应力集中。为了减小残余热应力,纤维的排布方向应平行于修补片与母板接触面,即母板的铺层方向。对称铺层的修补片在整个固化过程中的热应力较小,而顺序间隔铺层和反对称铺层的修补片内热应力较大,大厚度树脂基复合材料修补片应采用对称的铺层设计原则。

大厚度复合材料层板结构损伤的热补仪修补工艺研究

针对飞机大厚度复合材料层板结构损伤,研究了修补材料MTM45-1与X850的标准热补仪修理工艺及材料X850的新型热补仪修理工艺的单次固化层数,并通过金相观察内部质量;分析了材料MTM45-1与X850修补大厚度损伤试验件的恢复情况。结果表明采用新型工艺修理的试验件的恢复质量良好,为修补大厚度复合材料结构件奠定了基础。