HyperWorks复合材料CAE仿真建模、分析与优化

复合材料比强度、比模量高,耐腐蚀、抗疲劳,所以在结构重量要求越来越严格的航空航天领域得到了越来越多的应用.但复合材料在设计制造中还有很多难点,设计中需要大量试验件测试,成本很高.CAE仿真及优化是相对低成本解决各种技术难题,合理设计复合材料,缩短研发周期的重要技术手段. 复合材料的大量应用是飞机结构设计中的一个主要趋势.根据空客的数据,A350XWB全机使用53％复合材料.     

缝合技术在复合材料液体成型预制体中的应用研究

以碳纤维为增强体的先进复合材料与传统金属材料相比,具有比强度和比刚度高、可设计性强、疲劳性能好、耐腐蚀、便于制造大型整体件等优点.随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟,先进复合材料在军、民用飞机上的用量也在不断增加.随着复合材料用量的增加,其制造成本过高的问题也愈发显得突出.由于在复合材料总成本中制造成本约占60％～70％,低成本复合材料技术成为当今世界复合材料领域开发研究的核心问题之一[1].低成本的成型工艺方法是今后复合材料应用研究的主要方向.树脂传递模塑(Resin Transfer Molding)、RFI (Resin Film Infusion)等复合材料液体成型技术自出现以来由于其工艺上具有成形效率高、成本低、污染小、适合成型大型复杂构件等优点而倍受人们的关注.     

复合材料层间性能改善方法研究进展

纤维增强复合材料与传统金属材料相比,具有比强度大、比刚度大、可设计性强、抗疲劳、耐腐蚀等优点,已经广泛用于飞机、导弹、卫星等航天航空飞行器中.随着复合材料设计和制造技术发展成熟,先进复合材料在民用、军用飞机上的用量不断增大,发展到目前,新型飞机先进复合材料用量达到了50％左右.然而,其层间强度低和抗分层、抗冲击能力弱等问题随着其应用也逐渐暴露.     

CJ828中央翼盒复合材料结构设计

中央翼盒是飞机主要的承力结构,承担着飞机起飞、巡航和着陆过程中机翼及机身传来的各种载荷[1].复合材料作为一种优良的航空材料,具有比强度高、比刚度大、材料力学性能可设计等优点;由于复合材料各项异性的特点,使其结构设计比金属结构更为复杂.对CJ828飞机的中央翼盒进行复合材料结构设计,强度校核后对复合材料结构设计进行优化.对比中央翼盒复合材料结构设计与金属结构设计,为我国大飞机中央翼盒结构设计做一些探索性工作.     

碳纤维增强复合材料铣削和钻孔技术研究进展

碳纤维增强复合材料(特别是碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料)具有比强度和比模量高、耐高温、抗腐蚀等特点,被广泛应用于航空航天等领域.由于碳纤维增强复合材料硬度高、脆性大、层间剪切强度低等特点,使其在加工中容易出现毛刺、分层、撕裂等加工缺陷,并且刀具磨损快、耐用度低.针对碳纤维增强树脂基复合材料和碳/碳复合材料的加工问题,从铣削和钻削两个方面讨论了加工参数、加工刀具、切削力预测以及超声振动钻孔和螺旋铣孔等方面的技术,总结了目前提高碳纤维增强复合材料加工质量的工艺方法.     

基于骨架模型的复合材料结构设计研究

复合材料因其具有比强度高、比刚度高、可设计性强、抗疲劳性好、耐腐蚀等独特优点,在航空航天领域应用日益广泛.国外现代飞机复合材料结构设计在CAD/CAM和系统工程管理支持下,形成了综合考虑全寿命周期中设计、生产、使用和保障等各阶段要素的基于全寿命分析的并行工程关联设计方法.国内的复合材料结构设计目前普遍采用的二维图纸和三维数模结合方式,但由于三维数模与二维图纸转化的中间环节,工作中难免出现错误.     

国外飞机先进复合材料技术

先进复合材料比模量、比强度高(见表1),抗疲劳、耐腐蚀、可设计和工艺性好,因此复合材料受到飞机结构设计师的青睐,当前飞机整体复合材料结构技术成为了发展的重要方向. 数十年来欧美发达国家实施了由政府和军方组织、高校与科研机构参加的多个复合材料发展计划.这些计划的实施突破了航空复合材料结构设计、材料、工艺等关键技术,推动了复合材料技术的迅速发展,起到了显著的效果.     

民机复合材料成本探讨

复合材料具有比模量和比强度高,耐腐蚀、抗疲劳、可设计、工艺性好(复杂型面适应性强、可整体成型)等优点,近年来在工业界获得了越来越多的青睐.在航空领域,由于能够满足日益严苛的重量、力学性能和航线运营维护的要求,复合材料的用量更是已经成为飞机先进性的一个重要标志. 随着人们对大型客机安全性、经济性、舒适性、环保性要求的提高,对飞机结构提出了诸如减重等更多的迫切需求,这些需求促使复合材料获得了更为广泛的应用.欧美国家从上个世纪80年代便启动了很多科技计划来推动复合材料在飞机结构上的应用.例如,波音777复材用量占比达到10％,787达到50％;空客A380复材用量占比达到25％,A350XWB达到52％.通过复合材料的应用,飞机的舒适性和经济性都得到了显著改善.中国商飞作为世界航空界后起之秀,充分借鉴自研机型的经验积累,逐级加大复合材料用量,C919复材用量占比能达10％,CR929能达51％.     

有预制分层的复合材料加筋板轴压试验与有限元分析

正树脂基复合材料基于其比刚度、比强度、可设计性以及整体成形等诸多优点,在航空航天领域获得了广泛的应用。目前,飞机承力构件中最重要、用量最大的复合材料品种当属层合板形式的热固性树脂基复合材料。在其生产制造过程中,常存在许多不确定性因素,使得复合材料结构中存在分层、气孔、孔隙等诸多缺陷,复合材料在服役过程中即使受到低能冲击也很容易引发多种形式的损伤。据有关报导统计,复合材料层合板在加工、装配和使用过     

复合材料结构数字化设计与制造

先进复合材料结构一般由基体和增强材料经热压工艺制造而成.由于先进复合材料具有比强度/比刚度大、抗疲劳性能好以及材料性能可设计的特点,已广泛应用于航空/航天领域.本文就先进复合材料数字化设计与制造作简要介绍.