捻子条填充量对T型件成型质量的影响

加筋结构被广泛应用于大型复合材料承力构件,而加筋结构三角空隙必须使用捻子条进行填充,捻子条的填充效果会显著影响加筋结构的成型质量。为优化捻子条填充量计算公式,提高加筋结构成型质量,分别在三种拐角曲率半径的T型件中填充不同体积的捻子条,并通过对T型件R区微观结构进行分析,探索了不同捻子条填充体积对T型件R区成型质量的影响。结果表明:当捻子条体积远小于理论填充体积时,R区与腹板结合处容易产生分散孔隙,并且在捻子条与蒙皮结合区域产生较为严重的分层;而当捻子条体积大于三角空隙体积时,R区的孔隙和分层缺陷得到显著改善,但捻子条填充量过大会使蒙皮壁板出现纤维褶皱和下沉等缺陷;并依据实验分析结果确定捻子条填充量修正系数为0.9,最终得到捻子条填充体积公式:V=0.9(R+nh)2(2-π/2)L。

复合材料捻子条制造工艺及拉伸力学性能研究

当前航空复合材料加筋结构的捻子条大部分为人工制造,然后装入模具在热压罐中热压成型,存在尺寸精度低、尺寸均匀性差、成型工序多、效率低等缺点。由于树脂体系、树脂含量不同,对拉挤成型的捻子条填充量和预热温度有不同的工艺参数要求。通过对T700/QY9611双马来酰亚胺树脂体系的预浸料在不同材料填充量、材料预热温度工艺参数下,使用芯材填充设备自动化生产出的捻子条与手工制作的捻子条进行对比,并填充到T型试验件中,通过拉力机测试拉伸时最大破坏载荷值,研究自动化生产的捻子条与手工制作的捻子条在复合材料加筋结构对力学性能的影响,最终确定捻子条使用自动化设备生产优于人工制造,可在批量生产中推广应用。

复合材料捻子条自动化制造工艺研究

捻子条是复合材料梁肋三角区必不可少的填充材料。为了优化捻子条的制造工艺,提高制造质量,提高自动化程度,开展了材料构型、成型温度、材料填充数量等工艺参数的研究,探索不同的工艺参数对捻子条制造质量的影响。结果表明:材料填充数量为102%,拉挤成型温度为100℃,材料构型选取6. 35 mm×6层,可以保证捻子条的尺寸稳定、外观质量好。针对帽型长桁加筋壁板的捻子条,可以采用自动铺丝+拉挤成型工艺制造捻子条。采用优化后的捻子条可以保证蒙皮和帽型长桁的装配到位,固化后壁板三角区光滑过渡,质量好。

不同手工制备方法对预浸料捻子条质量的影响

捻子条是用于复合材料梁肋结构三角空隙的填充材料,为优化捻子条手工制备方法,为工程实践及自动化生产提供依据,分别采用滚卷式和铺层式2种手工制备方法制备了预浸料捻子条,并通过对预浸料捻子条外形尺寸、微观结构及力学性能的表征,探索了不同手工制备方法对捻子条质量的影响。结果表明:2种方法制备的预浸料捻子条在外形尺寸上差别不大,纤维体积分数均约为60%、孔隙率均约为3%;但2种方法制备的捻子条在内部缺陷形式及力学性能方面差别较大,滚卷式制备的捻子条内部缺陷小而分散,纤维排列混乱,在弯曲载荷下产生纤维断裂失效;铺层式制备的捻子条内部缺陷大而连续,纤维准直度好,在弯曲载荷下产生分层断裂失效。

复合材料帽型加筋板冲击损伤后的弯曲性能

为了探究复合材料帽型加筋板在受到冲击损伤后抗弯刚度折减和强度降低的情况,以及对筋条R区填充捻子条的影响,在无损伤情况和预制特定冲击损伤情况下对两种构型的帽型加筋板进行四点弯曲试验。借助超声无损探伤设备检测损伤情况,并分析试验件载荷-位移曲线和应变等信息。结果表明:冲击损伤影响了复合材料帽型加筋板在承受弯曲时的刚度强度以及损伤扩展过程,在帽型加强筋R区填充捻子条可以提高加筋板的抗弯刚度和初始破坏载荷,但弯曲性能受冲击损伤影响更大。本研究可为飞行器、船舶、汽车的复合材料结构设计提供参考依据。