复合材料构件热压罐成型模具温度均匀性分析

热压罐固化中成型模具的温度分布对复合材料固化质量有显著影响,提高与构件直接接触的模具型面温度均匀性有利于改善内部温度梯度,减小固化变形,提高成型精度。本文以复合材料构件热压罐框架式成型模具为对象,应用有限元方法,分析模具温度的分布,研究模具支撑结构对型板表面温度均匀性的影响。研究表明,支撑板厚度越薄,温度均匀性越好,与进气风口平行方向的支撑板对温度均匀性的影响更为显著,因此可优先考虑增加与进气风口垂直方向支撑板厚度来增加模具刚度。在保持面积不变的前提下,改变散热孔的形状,发现菱形与圆形散热孔具有较强的抗变形能力,而方形散热孔使得型板表面温度分布更加均匀。通过控制散热孔的布局改变风道时,发现T型风道对于改善温度均匀性的效果最佳。     

带孔件成形过程试验研究

本文采用坐标网目法对带孔件成形过程进行了试验研究。试验所获应变分布表明，带孔件在变形过程中存在拉深和翻边两种变形趋向性，在模具参数和工艺条件完全相同的情况下，其可能的变形趋势与孔的尺寸有关。本文的研究结果可为带孔件成形过程中的变形趋向性分析乃至变形过程控制提供理论依据。     

蔗渣/聚乙烯复合材料的模压成型工艺研究

通过试验方法研究模压成型工艺流程对蔗渣/聚乙烯复合材料的影响。比较了模具加热和填充材料的先后次序,以及模具温度控制的方式对材料成型效果的影响。对比了分层填充聚乙烯和蔗渣时,填充次序对材料制备的影响。分析了模压成型工艺缺陷产生的原因,并通过试验验证了二次模压在消除工艺缺陷中的作用。     

紫外辅助缠绕玻璃纤维增强树脂基复合材料的制备和力学性能研究（英文）

本文研究了紫外辅助固化玻璃纤维增强复合材料缠绕成型环形构件的制备过程和力学性能。基于光线追踪法量化了树脂浇注体中的紫外穿透能力,并制备了紫外辅助固化的光-热双重固化典型样件,研究了缠绕速度和热固化引发剂的浓度对缠绕制件的纤维体积分数和力学性能的影响。纤维体积分数和构件的失效分析分别采用图像法、力学性能测试和扫描电镜测试。光线追踪结果表明:紫外光能够穿透一层纤维束的厚度且背光面透过的紫外能量足以快速引发固化;试验结果表明:本文制备的紫外辅助固化复合材料环形样件与热固化试件相比均能满足飞轮转子对性能的要求。     

截面形式对复合材料杆件固化变形的影响

热固性复合材料构件应用广泛，但其在加热固化成型过程中易产生变形。通过优化铺层设计，可以减小碳纤维增强环氧树脂细长杆件固化过程的变形，但是忽略了截面形式对固化变形的影响程度。本文提出在复合材料大长径比构件设计时应采用有限元分析(Finite element analysis, FEA)方法进行热变形分析，充分考虑截面对称性对产品固化变形的影响，有效降低该类产品固化过程中的变形。     

盒形件超塑成形过程中材料流动规律的数值模拟与实验

利用有限元软件MSC.Marc2010对钛合金盒形件超塑成形过程进行了有限元模拟,控制目标应变速率,得到优化的压力-时间曲线,并据此进行实验研究,沿实验曲线分别加载至6个不同的标定压力值(分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.3和2.5MPa)得到成形过程中的零件。测量6个实验零件的外形轮廓和厚度,并分别与相对应的模拟结果进行对比,验证实验与模拟的一致性,并分析整个成形过程中的材料流动规律,得出在自由胀形、底部贴模、充填圆角3阶段盒形件不同区域的应力、应变和变薄率分布,为复杂零件的超塑成形工艺的制定奠定了一定的理论基础。     

大型高性能复合材料构件RTM工艺进展

航空航天工业的飞速发展对大型、高性能先进树脂基复合材料构件的高效、低成本制造提出了迫切需求。树脂转移模塑成型(Resin transfer molding,RTM)是一种制造先进纤维增强体树脂基复合材料的工艺技术,与现有的热压罐技术相比具有设备结构简单、生产效率高及制造成本低等优点。本文综述了两种典型的RTM工艺:真空辅助树脂转移模塑成型(Vacuum assisted-resin transfer molding,VA-RTM)与轻质树脂转移模型成型(Light-resin transfer molding,L-RTM)的技术研究与应用现状,指出了这两种工艺在制造大型高性能构件时存在的问题,并对RTM工艺过程多场耦合数值仿真、仿真新方法及多功能仿真的研究现状及技术难点进行了总结,基于此对RTM工艺发展趋势进行了探讨,旨在为实现快速工艺优化,获得高效、高性能和大型构件的RTM工艺应用提供参考。     

基于稳健设计的FDM工艺参数优化(英文)

在一系列成形试验的基础上,分析了熔融沉积成形(Fused deposition modeling,FDM)工艺对制件精度影响因素,选择线宽补偿、挤出速度、填充速度和层厚4个工艺参数作为控制因子,采用稳健设计和多指标模糊综合评判的方法对FDM工艺参数进行优化。优化结果表明,4个工艺参数对制件精度影响程度不同,不仅每个参数本身需要优化,参数之间的相互匹配也必须满足一定关系,这样才能达到最佳组合,制造出较高精度的零件。     

复合材料层合板的非同步固化翘曲变形分析

复合材料层合板在实际固化过程中因板内温度梯度的存在，各铺层内树脂的固化反应并非同步进行。这种非同步过程导致层合板内固化后残余应务的分布不同于经典分析方法的计算结果，使按对称铺层设计的层合板亦存在固化后翘变形。针对实际固化过程的非同步特征，文中给出一种基于弹性子叠层块的非同步固化过程描述模型，用此模型对非同步固化过程引起的对称层合板翘曲变形进行计算机模拟，分析树脂固化收缩率，固化过程中板内温度梯度，     

加速腐蚀环境对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响

依据对典型机场环境统计分析,编制了单向顺排碳纤维增强树脂基复合材料加速腐蚀试验环境谱,在此基础上进行了该材料试件的加速腐蚀试验和不同当量腐蚀周期试件的力学性能测试试验。试验结果显示,机场环境会对碳纤维增强树脂基复合材料基体造成损伤,且材料的疲劳寿命、弯曲强度和层间剪切强度三种力学性能随着腐蚀周期的延长呈现由小到大的规律递减。     

泡沫夹层结构复合材料热膨胀模压法工艺研究

在传统泡沫夹层结构复合材料成型工艺基础上,探索了一种新型的夹层结构成型工艺。传统工艺需要热压罐、真空袋等外部设备来为成型提供压力,文中提出了利用泡沫本身热膨胀和刚性模具的限制作用,为泡沫夹层结构复合材料提供成型压力。通过对泡沫芯材的模压发泡工艺的控制、监测,分析了夹层结构成型时内部产生压力的大小。同时,对其弯曲强度和剥离强度进行了表征。实验结果表明:控制芯材密度、发泡温度和发泡时间能有效地提高夹层结构的成型压力和力学性能。     

树脂基复合材料固化过程中温度场的数值模拟

树脂基复合材料的热固化成型是一个力、热与化学反应相互耦合的过程。文中就其热固化过程中温度场分布的数学模型进行了研究,在此基础上利用有限元方法并结合OOP(Objectoriented program m ing)技术实现了对复合材料固化过程中温度场的数值模拟,讨论了板厚、升温率等因素对温度分布的影响。计算结果表明,固化过程的升温速率应根据复合材料层板的厚度加以合理地选择,以保证温度的均匀分布     

大口径高精度复合材料反射器制造技术

为满足星载碳纤维蜂窝夹层结构天线反射器的大口径、高精度要求，提出了一种基于设计、工艺和测量的高精度反射器制造方法。该方法通过高热稳定性、高精度模具来提高反射面形面精度，通过蜂窝拼接来降低反射面固化时残余应力，通过高低温时效来降低固化后反射器部件残余应力，通过优化测量方法来提高反射器测量精度。实测结果表明，该技术能有效提高反射器制造精度和改善反射器热变形。     

基于光纤光栅的编织复合材料多点热应变监测

为研究三维编织复合材料的热特性，本文利用编入编织复合材料结构的光纤Bragg光栅传感器来测量其内部多点热应变。为消除光栅自身温度受温度的影响，本文提出了用另一个自由状态光纤Bragg光栅对其进行温度补偿的方法。通过实验获得了编织复合材料的热应变与温度关系曲线。实验结果表明，碳纤维／环氧树脂三维编织复合材料结构的编织角较小时，在编织方向上的热膨胀率为负。     

具有光纤神经系统的新颖复合材料结构的发展及展望

本文综合介绍了近年来国外迅速发展的具有光纤神经系统的新颖复合材料结构的研究成果及发展趋势。提出了埋设于复合材料内部的光纤系统将成为未来飞行器结构的“神经网络系统”而使结构成为“智能结构”等新概念。文章较详细地阐述了这种新颖结构在制造和使用过程中在应变、变形、固化、损伤、疲劳等检测方面的具体应用及发展趋势。     

带孔复合材料层板动态拉伸破坏的应变率效应

采用三维Hashin准则作为纤维束损伤判据,根据材料不同损伤模式制定相应的材料性能退化方案,并考虑应变率效应对材料的强度性能进行修正,建立含孔复合材料层合板的渐进损伤分析模型,模拟材料在不同应变率下的损伤破坏过程。通过动态拉伸试验,获得材料在不同应变率下的载荷-位移关系及孔边不同位置的时间-应变关系,讨论了应变率对材料拉伸性能的影响及试件孔边的应力集中情况。有限元分析结果与试验数据相一致,证明了本文所提出分析模型的正确性和有效性。     

紫外固化环氧树脂复合材料及其修补性能研究

为了推进紫外固化技术在树脂基复合材料的制备及结构修补中的应用,制备了紫外固化环氧树脂基复合材料并进行力学性能测试和微观组织分析。在此基础上,采用紫外固化复合材料对含人工缺陷的层合板试样进行了修补。结果表明,与热固化复合材料相比,采用紫外固化技术制备的复合材料具有良好的综合力学性能,复合材料中树脂基体与纤维之间结合良好;紫外固化复合材料制成的修补贴片对缺陷试样的修补效果显著,修补后试样的拉伸强度可以达到标准试样的84.1%,是缺陷试样的1.21倍。实验证明采用紫外固化复合材料修补贴片对缺陷进行修补是一种快速、有效的修补方法。