先进复合材料制造工艺成本估算模型研究现状

降低制造成本是复合材料推广使用的必经之路,建立成本估算模型是定量评价复合材料工艺成本的基础和降低复合材料工艺成本的重要技术手段。复合材料制造设计的核心就是针对特定产品选择最佳的材料和制造工艺,实现产品性能与成本的最佳平衡。而成本估算模型可以在工艺过程与成本之间建立定量关系,这是制造设计的关键组成部分。本文对国外先进复合材料制造成本估算模型研究的现状进行了总结和评述,给出了主要成本估算模型的类型、建模方法以及各自的特点及适用范围,提出了基于成本估算模型的工艺 性能 成本集成分析的未来研究方向。     

先进复合材料制造成本分析技术

低成本复合材料技术是复合材料发展研究领域的一个核心问题,建立成本估算模型是定量评价复合材料制造工艺成本的基础和降低复合材料制造工艺成本的重要技术手段.本文对国内外先进复合材料制造成本估算模型的现状进行了总结,研究开发以复合材料制造工艺时间的理论估算方法建立了以一阶速度动力学为基础的基于工艺的估算模型,给出模型中参数的确定方法.     

金属改复合材料中舱门结构优化设计

论述了某型机金属中舱门结构改复材结构的设计方案及该方案的设计过程,并运用基于FIBERSIM软件的数字化设计制造一体化技术对主要复材零件进行了细节设计,同时对制造工艺的可行性、成型工艺难点及设计方案进行了评估。     

飞机复合材料起落架舱门优化设计

蜂窝夹芯复合材料逐渐取代铝合金成为舱门的首选材料,其刚度设计及结构减重在飞机的结构设计中十分重要。通过参数化建模建立了蜂窝夹芯结构复合材料舱门的有限元模型,并进行起落架舱门的模拟计算。在打开和关闭两种工况下以刚度和强度为约束,优化舱门的几何结构和复合材料参数。建立代理模型后采用多岛遗传算法和序列二次规划相结合进行优化,实现了蜂窝夹芯结构复合材料舱门的优化设计。通过优化设计,所得到的舱门比原铝合金舱门具有更高的强度和刚度。优化后复合材料舱门重量比优化前下降了11.5%,比铝合金舱门减少了39.6%,起落架舱门总重量明显降低。同时,建立代理模型后再优化的方法优化效率高,解决了多优化变量下找不到最优解的问题。     

复合材料加筋壁板制造成本的快速估算模型

为了能够在设计阶段早期对复合材料加筋壁板制造成本进行快速估算,提出了一种以结构设计重量为主要驱动因素的制造成本估算模型。该模型的关键是考虑了诸如材料成本比重系数、制造工艺系数、蒙皮形状系数、筋条形状系数、材料利用率系数等合理取值。以某验证试验的试验件制造成本估算为例,估算成本与实际制造成本的偏差为10.8%,说明了采用该方法对复合材料加筋壁板制造成本进行快速估算的结果是可以为设计人员提供决策依据的。     

复合材料产品的可制造性及其定量评价流程

高效的复合材料结构设计必须基于对复合材料结构制造工艺的深入认知,因为即使采用同类成型工艺,不同的结构设计也会带来工艺质量与制造成本的明显差异。     

复合材料登机舱门结构的设计研究

登机舱门作为飞机的重要运动部件,目前主要采用金属材料,具有很大的减重潜力。为了研究复合材料用于登机舱门结构设计的可行性及其关键问题,按照适航规章及复合材料结构设计要求,在国内首次开展复合材料登机舱门结构的设计与分析:首先采用有限元模型对三种舱门结构方案在设计载荷下的应变情况进行分析,优选设计构型方案;在此基础上,采用整体-局部单钉模型方法对优选的构型方案进行强度分析。结果表明:复合材料用于登机舱门结构设计是可行的。研究结果可为复合材料登机舱门结构的工程化设计提供一定参考。     

道格拉斯公司飞机工艺装备点滴

通过DC9—80客机主、前起落架舱门的制造,我们体会到美国道格拉斯飞机公司的制造技术,与我国有较大的差别,有许多地方值得我们学习与借鉴。现仅就其工艺装备协调和表面样件制造的一些情况作一粗略介绍。一、工艺装备的协调工艺装备是制造产品的主要手段,工艺装备之间的相互协调关系,是直接影响产品质量、试制周期和成本的主要因素,工装的选择和协调是飞机制造技术的关键内容之一。从制造DC9—80主起舱门和前起舱门的实践中,可以了解到他们在一般情况下的典型做法:     

民用飞机复合材料舱门优化设计

复合材料因其具有比刚度大、比强度高、可设计性强等特点而被广泛应用到民用飞机结构上。针对宽体复合材料舱门设计方案，建立有限元模型进行初步分析，然后以刚度设计要求和强度设计要求为约束条件，对复合材料舱门结构的铺层比例进行了优化，达到了复合材料舱门的减重目的。优化后复合材料舱门的重量降低了10%以上，并且满足所有刚度和强度设计要求。本文所做研究为复合材料气密舱门减重提供了一种有效的方法，并且为类似结构的设计提出了参考建议，在工程上具有一定的指导意义。     

高性能热塑性复合材料在飞机起落架舱门及地板上的应用

本文讨论了高性能热塑性复合材料聚醚酰亚胺（ＰＥＩ）在飞机舱门及地板上的应用，主要内容包括结构设计、材料选择、制造工艺、批生产中的应用以及修理等问题，重点放在制造工艺的分析。     

民机复合材料制造成本分析与控制

在追求先进性和经济性的过程中,越来越多的复合材料在各类民机主承力或次承力结构上得到应用,然而复合材料高昂的制造成本成为其进一步扩大应用的重要阻碍. 针对复合材料的成本控制,国内外提出了复合材料低成本制造工艺,大多为非热压罐成型工艺,包括液体成型(LCM)工艺等.但液体成型工艺由于技术成熟度等原因,在民机领域的应用还需开展进一步的研究和验证工作.因此,全球航空制造业迫切需要对于现有热压罐成型工艺进行改进,研究如何降低复合材料制造成本,实现复合材料性能与成本的平衡.     

基于Abaqus-Isight的飞机舱门密封件的联合优化设计

为了适应飞机舱门密封件研制周期较短以及正向设计的发展趋势，基于Abaqus-Isight软件对飞机舱门密封件进行仿真分析和优化设计，同时校准了材料参数，提出了两种对飞机舱门密封件的优化设计方法，通过对比得到更优的密封件结构。通过试验得到橡胶与织物的材料参数，基于Abaqus-Isight对材料参数进行校核，通过试验得到的压缩试验曲线对材料参数进行修正，得到与成品试验拟合度更高的材料参数；基于Abaqus-Isight对飞机舱门密封件进行DOE正交试验优化设计，将产品结构参数作为变量，压缩力、接触压力、摩擦损耗能作为优化目标，可以得到局部最优结构；将DOE正交试验结果拟合得到近似模型，通过Isight的近似模型算法得到全局最优结构，综合评估采用近似模型算法能够得到更为优异的结果。     

飞行器结构用复合材料制造技术与工艺理论进展

复合材料结构制造工艺是复合材料应用的关键,也是结构设计得以实现的关键。复合材料制造工艺的特殊性和复杂性,使其成为了结构可靠性、制件质量和成本控制的核心技术。近些年来,随着先进复合材料在航空航天领域的广泛应用,复合材料制造技术与工艺理论得到了很大发展。本文即围绕飞行器结构用复合材料,归纳作者掌握的资料,结合作者近期研究成果,介绍先进复合材料制造技术与工艺理论的国内外研究进展,阐述复合材料工艺质量控制的主要方法,展望复合材料制造新技术的未来发展方向,以期促进我国航空航天领域复合材料用量与应用水平快速提高。     

武器分离及舱门开启过程数值模拟研究

基于非结构重叠网格技术,发展了一套能较好模拟空腔流动和武器分离问题的数值计算方法.通过模拟典型空腔流动和WPFS模型分离轨迹,并与试验结果比较,说明本文方法可较好模拟空腔复杂流动和武器分离轨迹.采用发展的数值方法对某内埋弹舱舱门开启过程和内埋武器分离轨迹进行了数值模拟,研究了舱门运动的非定常效应对舱门气动特性的影响.研究表明:一定条件下,舱门运动产生的非定常效应对舱门气动特性影响较大,舱门和舱门控制系统设计时必须考虑；在本文给定条件下,弹舱内的内、外侧导弹均能安全分离.通过研究,为内埋弹舱的舱门设计和内埋武器分离安全评估提供了技术手段和依据.     

先进复合材料结构可制造性评价模型

分析了复合材料结构的制造工艺及其特点,提出了分级化制件的结构特征,并借助结构特征与工艺要素间的定量关联,建立了先进复合材料结构可制造性评价模型,并通过实例验证其可行性.     

复合材料结构的成本模型

在航空领域,对复合材料的有效重量控制非常严格,导致其制造困难,而且成本很高。为了研究这种矛盾,作者正在研究一种方法,以用于评估复合材料制造和装配成本与几何结构、复杂性和制造方法的关系。     

非热压罐成形技术受制造商青睐

复合材料的热压罐固化制造工艺的成本高和工时多,因此各航空制造商都在探索热压罐外固化工艺,以降低复合材料部件的制造成本,并提高制造效率。     

基于全三维模型的复合材料构件成型工艺设计系统研究

分析了复合材料构件数字化设计制造技术的发展状况,阐述了基于全三维模型的工艺设计系统的研究现状.针对复材构件成型工艺设计特点,研究了基于全三维模型的复材构件成型工艺设计系统构建技术,阐述了系统的主要功能和实现方法.在CATIA环境下开发了基于全三维模型的复材构件成型工艺设计系统,并通过多个构件的工艺设计对系统功能进行了验证.     

复合材料的切割

切割加工是复合材料制造工艺中一个重要环节。本文介绍了复合材料常用切割方法,对高压水切割、机械切割等切割方法的工艺参数进行了实验研究。从切口质量、切割效率、切割成本等方面对常用切割方法进行了对比,并分析了不同切割方法对材料的影响。     

先进复合材料制造及过程控制技术

先进复合材料在民用飞机中的大量应用带来了突出的减重优势和经济效益,同时对复合材料制造技术和成型质量提出了高标准要求。针对先进复合材料在民用飞机中的应用,介绍了国内外先进的大型民用飞机中典型复合材料构件的制造方案,并按照过程质量控制要求,从原材料、工艺过程及产品检验三方面进行了复合材料构件制造过程质量控制分析。分析表明,发展基于自动化的先进复合材料整体成型技术并实现复合材料制造过程的高水平控制,对满足民机适航性和经济性的高标准要求、实现复合材料在民机领域的大规模应用与批产具有重要意义。