复合材料T型加筋低速边缘冲击及剩余压缩强度的数值仿真分析

复合材料在航空结构件中大量应用,将T型加筋这类主承力构件复材化是当下的主要趋势。冲击损伤具有较低的可探测性,同时会显著降低结构的剩余压缩强度,对航空结构安全极具威胁。鉴于此,本工作提出了一种渐进损伤仿真流程,用于预测复合材料T型加筋受到冲击后的剩余强度。并通过试验实测数据与仿真模型预测值的对比,验证了本工作所述仿真方法的合理性和有效性。结果表明仿真模型能够定量地给出T型加筋的冲击损伤尺度、压缩破坏应变和剩余压缩强度。同时也能够定性地预测T型加筋在冲击后压缩载荷下的应力应变响应以及损伤位置。

基于FBG传感技术的复合材料T型加筋板低速冲击在线监测研究

将布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称"FBG")埋植在复合材料加筋板结构三角填充区,在线监测复合材料加筋板冲击过程及压缩过程的应变信号。研究了冲击点位置、冲击能量对FBG传感器应变监测性能的影响,分析了FBG传感器对复合材料T型加筋板冲击及压缩过程监测的精确性。结果表明:在相同冲击能量条件下,随着冲击点位置与FBG传感器距离的增加,FBG传感器测得的复合材料T型加筋板应变值呈下降趋势;当复合材料T型加筋板出现较为明显的损伤时,FBG传感器未发生断裂失效。将FBG传感器埋植于加筋板的三角填充区内,在压缩过程中,FBG传感器反射波谱保持单个波峰且形状未发生变化,初步实现了对复合材料T型加筋板冲击及冲击后压缩过程应变信号的在线监测。

缝合复合材料T型加筋壁板的抗剪与抗弯性能

为了防止复合材料T型加筋壁板在服役过程中因剪切和弯矩作用而发生筋条与蒙皮的脱粘失效,引入了缝合技术来提高筋条-蒙皮界面的结合性能。采用自主研发的单线弯针缝合设备来缝合干纤维,通过真空辅助树脂灌注技术(VARI)固化成型,脱模后制成缝合T型加筋壁板试样。通过对试样进行剪切和弯曲试验,研究缝合的增强机理以及缝线细度对T型接头性能的影响规律。结果表明:在剪切应力作用下,缝合试样的峰值载荷比未缝合试样有明显提高,随着缝线细度增大,T型接头的峰值载荷升高,缝线细度增大到1500 D时,峰值载荷提高55.0%。在弯曲应力作用下,随着缝线细度的增大,T型接头的峰值载荷先升高后降低。缝合对T型接头在两种不同应力下的初始损伤载荷均无明显影响。

T型加筋壁板共固化技术研究

在系统梳理加筋壁板共固化工艺的基础上,以T型加筋壁板为研究对象,针对压力传导不均匀、蒙皮凹陷、内部质量控制等问题,通过改进长桁制造工艺、优化预压实参数、调整芯模配合方式、简化长桁定位方式等措施,进一步完善了T型加筋壁板共固化工艺的技术细节。所得制件表面平整、内部质量好、长桁轴线度准确。

复合材料T型加筋壁板成型工艺设计与验证

复合材料整体件制造技术是目前复材发展的核心技术,其中复材零件固化过程中加筋壁板轴线度的偏移是复材壁板制造薄弱环节之一。T型加筋壁板成型中提高T型长桁轴线偏差是解决部件装配协调的关键技术。该文叙述了一种典型复合材料T型加筋壁板的成型工艺设计,介绍了在加筋壁板成型工艺中的关键技术控制,解决了成型过程中的技术质量问题。最终验证了复合材料T型加筋壁板的成型工艺设计的有效性。

T型加筋壁板自动化制造技术研究

本文通过某型机复合材料外翼加筋上壁板制造成型,对T型加筋壁板自动化制造技术进行多方位的研究探索和试验验证。结果表明,通过自动铺带过程控制、长桁R区加捻优化、胶接组合过程优化等措施,结合零件结构特点迭代优化工艺方案,初步实现了复合材料构件数字化制造和自动铺带工艺技术工程化应用。

复合材料共固化T型加筋界面脱粘的压电监测技术研究

利用多通道结构健康监测扫查系统，监测了T700／BA9916复合材料共固化T加筋在拉脱载荷作用下界面脱粘的起始、扩展到破坏的全过程。设计了不同突缘长度、厚度和不同面板厚度的几种刚度搭配的T加筋。结合实验观测，提取了与界面脱粘相关的信号能量和峰值等特征信号，探索并建立了能量损伤指数（EDI）和峰值损伤指数（ADI）等脱粘判据，提出了监测复合材料损伤需要重点突破的压电传感技术。

光纤布拉格光栅监测CF3052/5224复合材料成型过程研究

温度与应变是监测复合材料热压罐固化成型工艺两个最重要的表征参数,利用光纤布拉格光栅传感原理,采用毛细钢管封装的方法,制备了完全屏蔽应变信号的温度传感器,将温度传感器和应变传感器同时埋植在复合材料内部,实现了对热压罐成型全过程的实时监测,获得了复合材料成型过程中的内部温度和应变信息.对复合材料平板件和T型加筋板三角填充区域进行的温度监测结果表明,复合材料内部温度变化较罐内温度有一定滞后,传统成型工艺控制给出的加压点偏早,可能引起复合材料贫胶等缺陷.应变监测结果表明,平板件内部的应变变化主要反应树脂固化过程中的物理化学变化,在T型加筋板三角填充区域,应变监测在自然冷却阶段出现了不同于平板件的应变"回弹"现象,一定程度上反映出该区域在成型过程中容易出现缺陷的原因.

热残余应力对内埋光纤光栅传感器性能的影响

将布拉格光纤光栅(FBG)埋植于复合材料T型加筋板结构非干涉区—三角填充区作为应变传感器对复合材料加筋板在固化过程及冲击后压缩过程中的应变变化进行监测。对比了光纤刻栅区采用UV光固化树脂涂层保护和未保护的两种FBG传感器的波谱信号变化;分析了复合材料在固化成型过程中产生的非轴对称热残余应力对FBG传感性能的影响。结果表明,刻栅区采用聚合物涂层保护的FBG传感器的半峰宽(FWHM)在固化过程中未发生变化,并且聚合物涂层可以有效地消除非轴对称热残余应力对光纤光栅反射波谱的影响。在冲击后压缩过程中,采用聚合物涂层保护的FBG传感器测得的应变与贴于试样表面的应变片测得的应变数据一致性较好。本文对埋植于复合材料加筋板三角填充区的FBG传感器在复合材料固化过程及冲击后压缩过程中应变监测的有效性及可靠性进行了有益的探索。