基于工程应用的蜂窝夹层结构有限元建模方法

通过对蜂窝夹层结构受力特性的分析,提出了"组合元素法"的有限元建模方法,并通过典型受力蜂窝夹层结构的理论计算以及典型蜂窝壁板的强度试验,验证了方法的有效性,解决了飞机运动翼面复合材料蜂窝夹层结构的强度设计难题,同时也为航空、航天等其他类似结构的强度设计提供了借鉴和参考.     

共固化成型蜂窝夹层结构缺陷分析及工艺改进

通过采用不同的共固化胶接成形工艺成形蜂窝夹层结构,并利用超声及金相方法对不同工艺的蜂窝夹层结构蒙皮缺陷进行分析,分析了不同工艺的内部质量及缺陷产生的原因,最终提出有效的工艺改进方法。     

基于有限元的Nomex蜂窝芯等效面内模量计算

正蜂窝夹层结构具有较高的比刚度和比强度,被广泛应用于航空航天领域。对于蜂窝夹层结构,一种方法常采用壳单元模拟以获得整体力学响应~([1])。另一种方法则采用壳单元模拟面板并建立蜂窝芯细节模型,蜂窝壁面用壳单元或实体单元模拟~([2]),这种方法可以精确地捕捉蜂窝芯与面板的脱粘、蜂窝芯局部损伤及壁面屈曲等细节特性,但随着结构尺寸的增加,计算成本急剧增加。为了提高计算     

蜂窝夹层结构复合材料胶接共固化工艺技术研究

针对蜂窝夹层结构的胶接共固化工艺,以T300/BA9913复合材料为面板,以Nomex蜂窝芯为夹层材料,采用热压罐法研究了不同规格的蜂窝夹芯对外观和面板内部缺陷的影响,有利于扩大采用胶接共固化工艺的蜂窝夹层结构复合材料壁板在航空产品中的应用。     

前沿芯材:多功能芯结构

<正>等距折叠蜂窝结构,即折叠芯材,是一种用于轻质夹层结构、具有优异性能的新型芯材。这种结构是运用基本的手工折纸方法由平面薄片材料折叠得到的,并没有对原材料进行剪裁、胶结或牵伸。这种等距折叠方法可用于高品质的材料,并且可     

蜂窝夹层边缘斜削区强度仿真分析

蜂窝夹层在航空器结构尤其是直升机结构中有着广泛的应用，其中边缘闭合是夹层结构设计的特有问题，采用斜削结构过渡并与其它结构实现连接是一种典型的形式，考虑到蜂窝夹层结构在成型中斜削区施加压力的不均匀性，在斜削区与蜂窝芯子通过膨胀胶膜胶接从而避免结构脱粘，但在高温影响下膨胀胶膜的力学性能出现降低，导致蜂窝夹层边缘斜削区位置粘接强度受到影响，从而影响到整个蜂窝夹层结构边缘的传力,利用静强度分析了在常温使用条件下斜削区膨胀胶膜完全起作用下蜂窝夹层边缘的应力分布，考虑到胶膜在120℃使用环境下管剪切性能降低的情况，利用热力耦合的方法分析了在120℃使用环境下蜂窝夹层边缘的应力情况，计算结果表明在高温状态膨胀胶膜不起作用的情况下蜂窝夹层结构边缘斜削区仍满足强度要求。     

热补仪挖补修理复合材料蜂窝夹层结构

利用热补仪进行复合材料蜂窝夹层结构的挖补修理实验研究。利用热电偶测试热补仪修补复合材料蜂窝夹层结构的面内及厚度方向的温度分布;采用光学显微镜观察不同修补层数下的HTS/977-2与HTS/MTM44-1两种预浸料在热补仪固化下的内部质量;并测试不同损伤程度下蜂窝夹层试验件修补后的侧压性能及弯曲性能。结果表明:使用热补仪修补蜂窝夹层结构时在厚度方向上温度分布不均匀,因此在面板及芯子损伤、穿透损伤情况下,应采用分步修理;热补仪对单次修补层数具有局限性,修补材料特性不同,单次修补固化层数上限不同,对HTS/977-2,热补仪最佳单次固化层数为4层或5层,对HTS/MTM44-1,热补仪最佳单次固化层数为10层以上;试验中不同损伤程度的蜂窝夹层结构试验件进行热补仪修补后,侧压强度达到完好状态的79.9%以上,弯曲强度达到完好状态的89.4%以上,验证了热补仪挖补修理复合材料蜂窝夹层结构的可行性。     

共固化复合材料/铝蜂窝夹层结构性能

采用共固化工艺制备了碳纤维增强复合材料面板/铝蜂窝夹层结构。通过考察固化压力对复合材料面板性能的影响确定了共固化的成型压力,对比分析了不同规格铝蜂窝及其夹层结构的力学性能。结果表明,对于薄面板,成型压力对面板力学性能的影响较小,规格为0.04 mm×4 mm的铝蜂窝制备的夹层结构具有更高的比强度和比刚度,且成型工艺性好。     

鲁棒复合材料夹层结构

由空军莱特实验室结构部提供资金的鲁棒复合材料夹层结构(ROCSS)研究计划旨在对用于现代飞机与导弹的夹层结构的设计方案进行研究与论证。本项研究的目的在于研制一些改善可制造性与可维护性的优质材料来代替常规蜂窝夹层结构。尽管常规的蜂窝夹层结构具有高水准的结构效能，但其制造成本与维护成本常使飞机机体一体化受到限制。因此，要满足未来战斗机机体严格的性能要求就需要在这些方面作出改进，而未来的战斗机机体的大部分将由复合材料制成。在ROCSS计划执行期间，将会采用一些新型材料设计、制造一个全尺寸部件，并进行试验。整个部件模拟F—22的机身中段，在隔框、蒙皮及进气管道的设计采用夹层结构。三维纺织物预成型坯料将溶入夹层结构的连接中，从而提供一种用最少的机械紧固件高效连接主要夹层结构的方法。夹层结构的可维护性将会通过在夹层内加入泡沫塑料来提高冲击损伤容限，以及降低渗水性的方法得以改善。这一尝试将使这些革新方案过渡应用到改型与新设计的军用系统上得以确认，此项研究的成果将使结构效率显著提高，使检查、修理时间和成本明显减少。     

蜂窝夹层结构弯曲性能测试方法的离散度分析

在对蜂窝夹层结构弯曲性能的测试中,由于测试方法的不同,存在数据离散度较大,造成可信度降低的情形,不利于对结构真实性能的评估。应用弯曲方法测定、弯曲性能均值法分析和侧压法对蜂窝夹层结构进行弯曲性能研究,对比数据的离散性差异,评定三种测试方法的有效性;通过对试验件的测试和分析,获得蜂窝夹层板的弯曲性能数据。结果表明：按AS...     

A 型蜂窝夹层结构平板基本力学性能

研究了以NH-1-2.75-72 Nomex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.     

Nomex蜂窝夹层结构侧向变形机理及蜂窝稳定化

对蜂窝侧向变形机理的研究现状进行了综述,对Nomex蜂窝在180℃下的强度性能进行了测试,并在此基础上建立了蜂窝侧向变形的力学模型。分析表明,常规蜂窝夹层结构采用热压罐共固化时不产生蜂窝侧向变形的条件是倾角不大于25°,织物预浸料边缘有牢靠的拴系,蜂窝高度不宜过大。预浸料边缘采用防滑带拴系和提高蜂窝的侧向刚度是解决蜂窝侧向变形的关键,其中提高蜂窝侧向刚度的方法包括胶膜法、隔膜法和预固化织物法等工艺方法。相关工艺试验表明:对于高度60mm、倾角30°的常规密度蜂窝夹层结构,胶膜法效果不佳,隔膜法和预固化法是消除高蜂窝夹层结构侧向变形的有效措施,预固化法比隔膜法具有重量优势。     

直升机蜂窝夹层结构缺陷验收准则验证技术研究

蜂窝夹层作为一种特殊的复合材料结构,具有比强度、比刚度较高,性能易设计且便于大尺寸整体成型等诸多优点,广泛应用在航空器的结构设计中。但蜂窝夹层结构在制造、使用和维护过程中易出现脱／漏粘、冲击、磕碰等内在缺陷或外来损伤,可能导致结构强度的降低,从而危及结构安全。基于强度理论制定了一种直升机蜂窝夹层结构的静强度、疲劳强度和剩余强度综合验证思路与方法。针对典型结构的构型、缺陷类型和工程可检缺陷参数尺寸,设计了模拟真实蜂窝夹层结构的验证样件和缺陷预制技术,通过强度性能的试验和研究,获得了带有脱／漏粘缺陷、冲击／磕碰损伤等缺陷的结构强度缺陷容限值,为其缺陷验收准则的制定提供了技术依据。     

声处理蜂窝夹层结构在飞机座舱降噪设计中的应用

 本文简要介绍了在螺旋桨飞机座舱降噪设计中采用的蜂窝刚度处理技木。通过对蜂窝夹层结构板的声透射理论分析,阐明了利用这种降噪处理方法改善低频螺旋桨飞机座舱噪声环境的原理;给出了机身侧壁壁板试件经过蜂窝刚度处理前后的隔声量试验结果。通过处理前后两种状态下隔声量曲线的比较,表明蜂窝刚度处理对改善机身侧壁壁板低频隔声量的效果。     

蜂窝夹层结构稳定性模拟研究

蜂窝夹层结构随面板厚度或芯层厚度的逐渐变化会出现不同的屈曲现象。建立考虑芯层几何特征的有限元模型,研究临界失稳载荷与失稳形式的内在关系,分析了面板厚度、芯层厚度和面板-芯层厚度比对夹层结构稳定性的影响规律。研究结果可为蜂窝夹层结构的工程应用提供依据。     

剪切电子散斑干涉在蜂窝夹层粘接质量检测中的应用

介绍了激光电子剪切散斑干涉成像系统的原理;用该系统检测了蜂窝结构件的缺陷,缺陷散斑图像清晰可辨。试验表明,该系统可用于复合材料结构和蜂窝夹层结构的无损检测。     

大型翼面玻璃钢蜂窝夹层结构设计

全面地介绍了ＡＤ系列飞机,特别是ＡＤ２００飞机的玻璃钢蜂窝夹层结构的设计思想和具体措施。以试验数据为依据,推荐采用胶钉和齿钉的紧固连接方式,解决了金属接头与蜂窝夹层结构的连接问题,并在金属件与蜂窝之间采用层板过渡办法,解决了金属件与蜂窝直接连接的困难。此外,提出一套可靠的抗破损安全设计的措施。     

基于蜂窝芯细观构造的复合材料蜂窝夹层结构仿真分析方法

<正>如今航空航天结构的设计越来越注重减重的要求,复合材料因为力学特性优异开始在越来越多的场合使用。在广泛的复合材料范畴中,蜂窝夹层结构是一种典型的组合型结构,是由上下两块面板以及中间的蜂窝芯粘接而成。由于蜂窝夹层结构能够以相对较低的质量代价获得较高的刚度和强度,因而被广泛应用于航空乃至于高速列车、船艇等制造领域。目前有众多学者对蜂窝夹层结构有限元仿真分析方法进行研究,总结起来主要有两类等效方法:一种最常见的等效方法是忽略掉蜂窝芯的空心结     

彩色胶衣涂料在某飞机环氧玻璃钢NOMEX蜂窝夹层结构件上的应用研究

采用彩色胶衣涂料,解决了某飞机超薄环氧玻璃钢NOMEX蜂窝夹层结构制件的蜂窝凹痕问题,提高了机翼和机身下部的外表面质量。通过试验分析,找到了喷涂厚度与遮盖效果的关系,确定了胶衣层厚度,制定了附有彩色胶衣层的超薄环氧玻璃钢NOMEX蜂窝夹层结构制件的成型工艺。     

TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构钎焊工艺研究

针对TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构,采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni非晶箔带钎料,研究钎焊温度和保温时间对TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构接头微观组织及力学性能的影响,优化出TC4/TA18钛合金蜂窝夹层结构较优的钎焊工艺为920℃/保温90min和钎料添加量80μm,该工艺参数下钎焊接头的室温拉脱强度平均值最高,可达19.82MPa,破坏部位为TA18钛合金蜂窝芯。