基于CATIA的RTM复合材料墙式结构装配分层控制研究

RTM墙式结构复材零件通过热工艺一体成型,墙与蒙皮结合界面为胶层,在装配过程中一旦存在干涉,墙与蒙皮结合界面在应力作用下极易产生分层缺陷,而结构内部装配应力难以探测和预防。针对该技术难题,基于CATIA建立分析模型,采用有限元分析方法对模型进行装配仿真,找到分层控制的最佳方案。通过采用单一变量控制法,模拟在不同加载条件下装配应力对复合材料墙式结构的影响。通过实验对比,得出通过容差优化和辅助增强结构刚性可以有效避免RTM复合材料墙式结构零件装配分层,将实验结果运用到产品实际加工过程,统计结果表明产品质量得到明显改善。研究成果对RTM零件及类似结构零件装配分层控制具有重大意义。

复合材料多墙式结构非线性稳定性分析

多墙式结构是用整体的蒙皮腹板结构替代传统的蒙皮加筋结构。它可以降低翼面高度 ,减轻重量 ,提高结构效率。当前特别需要一种关于复合材料多墙结构的分析计算方法。本文作者在层合板非线性稳定理论的基础上 ,针对多墙结构这一具体结构形式 ,采用刚度等效方法 ,建立了相应的本构方程和非线性稳定性控制方程组 ,并对其进行数值求解 ,得到各种边界条件下和面内载荷下的总体和局部失稳临界载荷。通过分析验证 。

先进复合材料结构RTM技术现状及发展

树脂转移模塑工艺 (RTM)产生以来 ,以其经济性优势开始替代热压罐的成形方法。RTM技术可生产高质量、具有复杂外形、低成本的产品。本文阐述了RTM技术在宇航工业材料、设备及应用上的发展。并对RTM技术进行了概述 。

复合材料多墙结构承载能力分析

从复合材料的基本力学特征和多墙结构承载的基本力学原理出发,结合工程实践的具体需求,对该结构建立承载能力计算模型,推导计算承载能力的公式,特别是多墙结构后屈曲承载能力的分析,并编写了一套分析软件。通过实例计算,并与实验结果进行对比,发现该软件具有计算精度高、计算时间短的优点。可解决飞机设计面临的复合材料多墙结构的承载能力的计算问题。

三维编织复合材料RTM工艺的模具设计

论述用于三维编织RTM工艺的模具设计的材料选择、基本结构、定位、密封、浇注口位置、脱模等问题,并列举了实例。

薄壁加筋结构复合材料特种包装箱体的制备

本文简要介绍薄壁加筋结构复合材料包装箱RTM的成型工艺过程 ,分析了包装箱生产中的铺层方式、注射压力等因素对制品成型过程的影响 ,测试了RTM专用树脂在不同固化剂、促进剂比例下的凝胶时间和玻璃钢硬度 ,确定促进剂和固化剂比例 ,制备了结构致密。

复合材料纵横加筋隔框RTM成型工艺

航空次承力框结构因结构复杂、精度要求高,目前仍然大多使用铝合金材料通过数控机加方式进行制造。为探索该类框结构的复合材料整体化成型的可行性,本文针对含纵横加筋及局部翻边结构特征的机身次承力框结构,对一薄壁复合材料隔框的整体化RTM成型工艺方法进行了研究。隔框结构的铺层变形仿真结果表明,采用全(0°/90°)铺层组合能够最大程度地减少结构的翘曲变形,且得到实际验证;流动仿真结果表明,较点注胶及线注胶方案,采用面注胶方式能够显著减少充填时间及充填压力;将优化的方案结合铺层自动下料、填充材料拉挤成型等自动化工艺相结合,成功制备了无损检测内部质量合格、取样力学性能与传统热压罐成型工艺相近的复合材料整体隔框。

三维正交纤维增强复合材料箱梁结构机织法与成型工艺研究

本文主要介绍三维正交纤维增强复合材料箱梁结构机织物的织造方法,阐述了纤维增强复合材料在织造过程中形成一向平纹(1/1)一向(1/2)斜纹三维正交织物的织造方法,并在Pro/E软件里建立箱梁结构机织物预制件的几何模型,详细介绍了箱梁结构机织物预制件的成型工艺。为研究箱梁结构复合材料机织物预制件的织造方法、成型工艺和力学特性设计计算打下了良好基础;为开发纤维增强复合材料箱梁结构新产品提供了一个有效途径。

RTM技术在大飞机复合材料构件上的应用

随着复合材料在飞机结构件上所占比例的提高,RTM技术在航空复合材料制造中的地位越来越重要。未来在我国大飞机的制造中,RTM技术的发展和成熟在很大程度上将决定复合材料在航空领域的进一步应用和发展。

碳纤维复合材料埋件在蜂窝夹层结构中的应用

本文以“嫦娥五号”月球探测器支撑结构和整形连接结构产品研制任务为背景,阐述了碳纤维复合材料埋件在蜂窝夹层结构中的成功应用,成功达到减重目标。本文介绍了在蜂窝夹层结构中采用碳纤维复合材料埋件代替铝合金埋件的应用过程,首先采用三维机织-RTM工艺和缝合-RTM工艺制造碳纤维复合材料坯件,进而通过机械加工手段制备相应埋件,为满足使用需求,在埋件内部安装相应的钢丝螺套。进一步对碳纤维复合材料埋件进行了力学性能和使用性能的试验验证,实现了碳纤维复合材料埋件在“嫦娥五号”月球探测器支撑结构和整形连接结构上的成功应用,满足结构力学和功能的需求,并达到结构减重和减小热变形的效果,值得推广应用。

柔性导向三维织造复合材料预制体细观结构分析

针对柔性导向三维织造复合材料预制体的结构表征问题,对预制体的几何结构和纤维束细观形貌进行了研究。基于纤维截面为矩形、纤维处于伸直状态、预制体结构均匀一致、忽略边缘导向套与纤维的缠绕区域等基本假设,建立了预制体几何结构模型,并通过织造实验验证了模型的合理性。通过织造层致密化压实工艺,织造了纤维体积分数分别为44.1%、50.0%和52.5%的预制体,采用树脂转移模塑成型(RTM)技术制备了复合材料试样。将试样研磨抛光后置于显微镜下观测X/Y向纤维束沿Z向和轴向的截面细观形貌变化特征(将纤维与平面内X或Y向纤维之间正交铺设的夹层区域定义为A区域,将X向纤维和Y向纤维正交叠层区域定义为B区域)。结果表明,受不同压实载荷的影响,纤维体积分数高的预制体,A区域的X/Y向纤维束截面形貌更趋于矩形;B区域的X/Y向纤维束,在预制体纤维体积分数达到50%时,呈轻微的反半圆形状,纤维体积分数达到52.5%时,纤维束截面近似呈矩形;X/Y向纤维束沿轴向截面观测结果显示,在A区域和B区域的纤维束轴向截面形貌分别形成反鼓形和鼓形结构,沿着纤维束轴向交替重复出现,且随着压实载荷的增加,制件纤维体积分数提高,该特征更加明显。通过分析碳纤维预制体细观结构特征,得出宏观压实致密化程度对预制体细观结构的影响规律,为预测复合材料性能提供了参考。

RTM成型复合材料共固化结合面性能研究

通过对RTM技术成型结构复合材料结合面的研究,对不同方法所成型的共固化结合面的性能进行测试和分析,优选出一种最佳的预成型方式。

RTM工艺为空客公司提供高性价比的碳纤维复合材料

帝人有限公司近日宣布,其Tenax干增强碳纤维材料(DR)已经通过了空客A320neo机翼扰流板的资格认证,该产品采用了由知名的飞机结构件制造商之一Spirit AeroSystems开发的树脂转移成型(RTM)工艺。高度自动化的RTM解决方案采用了Tenax干增强非卷曲织物(DRNF)和Tenax编织纤维(DRBF),在保持现有产品接口的同时形成保护层和加强筋,从而可以直接更换所有最终的扰流板组件。

复合材料在导轨式发射装置上的应用动向

描述了复合材料在导轨发射装置的应用和发展。综述了导轨式发射装置复合材料的国外发展现状,全面剖析了导轨式发射装置用先进复合材料的结构阻尼一体化设计技术、复合材料结构成型技术、复合材料无损检测技术等亟待解决的关键问题,指出复合材料对导轨式发射装置技术发展具有极大的推动作用。

三维编织复合材料制造技术及力学性能研究进展

三维编织复合材料是利用纺织技术,通过编织形成干态预成形件,将干态预成形件作为增强体,采用树脂传递模塑工艺(RTM)或树脂膜渗透工艺(RFI),进行浸胶固化,直接形成复合材料结构。作为一种先进的复合材料,已成为航空、航天领域的重要结构材料,并在汽车、船舶、建筑领域及体育用品和医疗器械等方面得到了广泛应用。传统复合材料经典层合板理论已无法满足其力学性能分析,国内外学者建立了新的理论和分析方法。

先进树脂基复合材料制造技术综述

低成本材料技术的应用可显著降低复合材料制造能耗、使用高成本模具和辅助材料带来的附加成本;低成本制造技术的应用可通过复合材料的自动化制造提高生产效率和性能,降低复合材料的制造成本,以及通过提高复合材料的使用效能进而实现成本降低。

PMI泡沫夹层碳纤维复合材料的制备及力学表征

由于具有较好的力学性能和工艺稳定性,聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹层结构在航空领域得到了大量的应用。目前飞机上通常采用预浸料与泡沫热压罐固化制造夹层结构,这种工艺成本较高且只能保证贴模面的表面质量。本文中采用闭模液体成型工艺制备了质量稳定的泡沫夹层结构,对比了同时注胶与交替注胶的制备方法,结果表明交替注胶可以得到更好的成型质量。并对泡沫芯材的力学性能进行了测试,在此基础上建立了泡沫材料的失效模型,并通过有限元分析了其三点弯曲、侧压屈曲等力学性能,有限元模型分析结果与实际测试结果基本一致,有限元模型可揭示在这些加载条件下夹层结构的破坏机理及渐进损伤过程,研究结果可推动高性能的航空用复合材料夹层结构的低成本化制备以及结构服役的虚拟试验。

国内外复合材料工艺设备发展述评之七——液体模塑成型

本文分析了液体模塑成型工艺所用设备的发展历程,指出其优缺点,并对今后发展提出建议。

基于柔性模辅助RTM技术的整体推力结构的分析与设计

本文介绍了柔性模辅助RTM(FMARTM)技术的基本原理。基于FMARTM成型技术,设计了一种整体复合材料推力结构。该结构解决了支架式推力结构的复合材料推力管与法兰边连接的难题,同时也克服了锥形壳式推力结构通风散热性能差和不便于管路设计连接的缺点。利用有限元方法对该结构的铺层方式进行了优化,采用优化铺层方式的整体推力结构的垂直压缩率和偏心率都小于1%,表明推力结构的设计是可靠的。

多腔结构预成型体及RTM树脂流道设计技术研究

缝合和Z-Pin是实现复合材料三维增强最有效的2种方式。与编织不同,缝合和Z-Pin是对铺叠后的叠层进行缝合,因此经缝合和Z-Pin增强后的复合材料,其纤维受力状态与采用预浸料方法成型的复合材料相当。