一种玻纤/环氧-Nomex蜂窝夹层复合材料制备工艺与性能研究

以玻纤增强环氧预浸料、阻燃环氧结构胶膜和高密度Nomex蜂窝芯通过共固化工艺制备了夹层结构复合材料板,并对其进行了相关性能研究。通过分析预浸料蒙皮和胶膜中环氧树脂基体流变特性,以及研究共固化过程中的固化压力和升温制度对所制备夹层板力学性能的影响关系,制定出了适宜的复合材料成型工艺制度。结合上述研究成果,进一步对采用不同面重胶膜和铺层结构制备出的夹层板进行了性能测试,考核结果表明:胶膜用量的增加可以明显提高Nomex蜂窝夹层板的滚筒剥离强度和长梁弯曲性能,而对平面压缩性能影响较小,但会明显降低复合材料的整体阻燃和烟毒性能;此外,对称铺层结构的材料整体结构稳定性明显优于非对称铺层结构。

Nomex蜂窝夹层结构面内剪切性能试验研究

采用改进设计的像框试验对Nomex蜂窝夹层结构的面内剪切性能进行了表征测试与研究。试验结果表明,在像框的持续性剪切载荷作用下,夹层结构首先发生了板-芯界面脱粘,继而蒙皮在竖直方向上形成了巨大的鼓包和皱褶。随着剪切载荷的增加,夹层结构最终发生了横向的断裂。多次试验结果所得的低于3%的离散率也预示出面内剪切像框试验的有效性和准确性。此外,试样和夹具之间的固定程度是影响面内剪切像框试验的关键因素。仅采用螺钉进行固定的试样测试时,螺钉受拉力的移动直接导致了夹层结构边缘破坏,然而样件本身所受像框的面内剪切载荷有限,试验无效。

Nomex蜂窝夹层板弯曲性能温度相关性的实验研究

采用三点弯曲法对六边形Nomex蜂窝夹层板在不同温度下的弯曲性能进行了研究。根据蜂窝芯的正交各向异性特征,分别取面内的两个主方向为长度方向制作了L试件和W试件。在25℃、50℃、100℃、150℃和180℃下开展了弯曲实验,确定了弯曲刚度与剪切刚度。结果表明:随着温度的升高,两个方向上的弯曲刚度与剪切刚度均明显下降;当温度升高到180℃时,弯曲刚度与剪切刚度均低于常温时的20%。对于蜂窝夹层板在横向力学载荷作用下的破坏模式,当温度低于50℃时,多出现面板凹陷;当温度达到150℃甚至更高时,多出现面板与蜂窝芯脱离并向外凸出。文中研究成果可以为Nomex蜂窝夹层板在变温或激光辐照下的工程应用提供参考。

玻璃钢/Nomex蜂窝夹层结构P频段接收天线的成型工艺研究

简述了P频段接收天线的组成,详细介绍了P频段接收天线载体的成型工艺方案,对成型模具设计、材料选择及特性、成型工艺等方面的内容进行了重点介绍,并且对产品成型过程中的技术重点及难点进行了论述分析。经最终检测,产品的各项性能均满足设计指标要求。

蜂窝孔格填充对Nomex蜂窝夹芯结构力学性能影响

为了研究不同蜂窝孔格填充方式对Nomex蜂窝夹芯板力学性能的影响,本文设计了4组比对试验,测试了不同蜂窝孔格填充方式下蜂窝夹芯结构的平拉和平压强度。结果表明,发泡胶填充能够显著提高蜂窝夹芯板的平面拉伸和平面压缩强度,且粉状发泡胶和带状发泡胶混合填充的方式能够最大限度提高蜂窝夹芯件的平拉和平压强度。

固化压力对夹层结构力学性能的影响

通过测试不同固化压力下的Nomex蜂窝夹层结构的力学性能,讨论了固化压力对蜂窝夹层结构性能的影响。结果表明,在固化压力0.2～0.5 MPa下,夹层结构的平拉强度、平压强度、剪切强度无明显变化,而侧压强度与弯曲刚度则随压力的增大而发生明显的变化。

A型蜂窝夹层结构平板基本力学性能

研究了以NH-1-2.75-72Nomex蜂窝为芯层、SW-110A/5258高温固化环氧树脂玻璃布预浸料为蒙皮材料的A型蜂窝夹层结构平板基本力学性能。A型蜂窝夹层结构平板采用热压罐一次固化成型。测试了A型蜂窝夹层结构平板的弯曲、侧压、拉剪及滚筒剥离性能。结果表明:A型蜂窝夹层结构平板基本力学性能满足耐高温机载天线罩和卫星整流罩的设计要求。

多孔纤维填充芳纶蜂窝夹层结构吸音隔音性能研究

为了提高芳纶蜂窝夹层复合材料的吸音降噪性能,在蜂窝夹芯中填充PET多孔纤维和PP纤维混合吸音材料,研究了蜂窝高度、多孔纤维填充量、蒙皮开微孔等对蜂窝夹层结构吸音系数(SAC)和传声损失(STL)的影响。结果表明:填充吸音棉、蒙皮开孔可有效改善复合材料夹层结构的吸音性能。在中高频段(0.8 kHz-2.5 kHz)内,当纤维材料在蜂窝夹层结构中的填充量为300 g/m^2时,SAC的峰值为0.84,提高了0.16,但纤维材料对结构STL的影响较小;蒙皮开微孔,有利于发挥微穿孔板的吸声作用和多孔纤维的吸音效果,SAC大幅度提高。

蜂窝夹芯板疲劳研究进展

蜂窝夹芯板在航空航天领域的应用越来越广泛,其应用过程中出现的疲劳问题也日渐突出,目前关于其疲劳问题的研究还很少,研究采用的试验方法也各不相同,且不同试验方法下,蜂窝夹芯板的疲劳过程具有较大差异。本文回顾了蜂窝夹芯板的疲劳研究进展,通过对比不同试验方法下蜂窝夹芯板的疲劳损伤过程,总结出其疲劳性能的异同点;通过介绍蜂窝夹芯板的疲劳试验方法、疲劳损伤过程、疲劳寿命预测方法以及疲劳寿命曲线,指出了蜂窝夹芯板疲劳寿命领域值得研究的问题以及需要进一步关注的方向。

双层蜂窝夹层结构异形大开口遮光罩的研制

介绍了一种双层蜂窝夹层结构异形大开口可见光近红外相机遮光罩的研制技术。遮光罩由内、外Kevlar-环氧蒙皮、结构蜂窝(铝蜂窝)和消光蜂窝(Nomex蜂窝)四部分组成。本文基于遮光罩的结构特点和技术要求,通过讨论不同工艺方法、模具设计、技术难点及解决措施,成功解决了遮光罩突出埋件空间尺寸精度保证、模具密封性等问题。研究结果表明:采用阴模成型方法,能够实现类似双层蜂窝夹层结构异形大开口遮光罩的精密成型,产品具有较高的尺寸精度及力学性能,并满足空间遥感器系统的使用要求。

夹层组件中蜂窝芯收缩控制技术研究

复合材料夹层组件中蜂窝芯与碳纤维预浸料共固化成型,工程上选用的进口Nomex纸蜂窝芯(HRH-10-1/8-3.0)边缘铣切角度及厚度尺寸较大,采用传统胶膜稳定化法预成型后仍存在不同程度的蜂窝芯收缩,变形量无法估计。通过开展技术研究,分别从蜂窝芯边缘铣切角度、顶部R区尺寸、斜削角填充、蜂窝芯余量控制4个方面采取相应的工艺措施。通过开展相关工艺试验证明了措施的可行合理,有效地解决了复合材料蜂窝夹层组件成型过程中蜂窝芯收缩问题。

自黏附型酚醛树脂流变特性及其预浸料与Nomex蜂窝芯共固化黏接性能

采用流变仪研究了固化反应温度、时间以及增韧剂和增稠剂加入量对酚醛树脂流变特性的影响,并测试了玻璃纤维增强酚醛预浸料与Nomex蜂窝芯共固化成型后玻璃纤维/酚醛-Nomex蜂窝夹层结构复合材料的板-芯黏接性能。结果表明:改性后酚醛树脂在高温时的黏度提高较多,流动性得到了有效改善,所得预浸料与Nomex蜂窝芯的界面黏接明显增强,并且当增韧剂和增稠剂的加入量与纯酚醛树脂的质量比分别为5%和3%时,所制备出的夹层板的滚筒剥离强度达到15N·mm/mm以上,改性后酚醛树脂及其预浸料具有了一定程度的自黏附特性。此外,在共固化工艺中采用合适的升温制度,可以进一步提高玻璃纤维/酚醛-Nomex蜂窝夹层结构复合材料的板-芯黏接强度。

撞击载荷下Nomex蜂窝夹芯梁的变形模式研究

本文研究了Nomex蜂窝夹芯结构在不同冲量下的变形模式和失效模式。实验采用子弹撞击的加载方式,对Nomex蜂窝夹芯梁施加大小不同的冲量,使用激光位移传感器测量每个试件后蒙皮的变形位移。分析了同芯层厚度,不同蒙皮厚度的Nomex蜂窝夹芯梁在不同冲量作用下抵抗变形的能力,以及冲量大小与蒙皮厚度对夹芯梁抵抗撞击能力的影响,计算分析了蒙皮与芯层的吸能性。实验结果表明:增加蒙皮的厚度能够改善夹芯梁在撞击荷载下抵抗变形的能力,在撞击过程中芯层吸收了50%左右的能量,且冲量越大,芯层吸收的能量越多。

Nomex蜂窝夹层结构共固化技术及静态压缩力学性能研究

利用玻璃钢蒙皮和芳纶纸蜂窝,采用整体共固化的方式,对芳纶纸蜂窝夹层结构的一体化成型技术进行了研究,验证了蒙皮-蜂窝芯子-蒙皮(三明治结构)结构一体化成型的工艺可行性,并制备蜂窝夹层结构。通过比较夹层结构的粘接效果和面外静态稳定压缩测试,结合压缩应力-应变曲线,采用理论分析方法建立了夹层结构屈服强度本构方程。工艺试验和测试结果表明,采用玻璃钢蒙皮和芳纶纸蜂窝所制备的蜂窝夹层复合材料,蒙皮与蜂窝夹芯间胶接质量良好,弹性阶段面外静态稳定压缩强度达到5MPa,具备优异的层间和抗压性能,为其在相关领域的应用提供了一定理论基础。

全透波Nomex蜂窝夹层结构的研制及性能研究

研制了蒙皮/Nomex蜂窝/蒙皮的三明治夹层结构。对胶接后固化和整体共固化成型两种成型方式开展了研究,并分别测试了两种方案制备的夹层结构的面外静态压缩性能、侧压性能、对应蒙皮的力学性能(包含拉伸性能、压缩性能、弯曲性能和层间剪切性能),试验测试结果满足设计指标要求,在此基础上进一步开展了夹层结构平板样件的透波试验,试验结果表明,不同厚度夹层样件在2.2~3.0 GHz的频率范围内的透波率均高于95%,满足设计指标要求。