Z-pin增强复合材料帽型单加筋板弯曲性能

针对复合材料帽型加筋壁板结构弯曲承载性能差的缺点,采用Z-pin增强技术提高弯曲承载性能。为研究Z-pin直径、体积分数、增强区长度对复合材料帽型加筋壁板弯曲性能的影响,制备了不同参数的Z-pin增强帽型加筋壁板试样并开展三点弯曲试验,对Z-pin增强机理及试样失效机制进行了分析。结果表明：随着体积分数的增加,由于Z-pin的桥联作用,Z-pin增强帽型加筋壁板弯曲性能提高,同时由于Z-pin植入产生的损伤增加,通过理论分析得到当Z-pin体积分数为2.6%时,弯曲峰值力达到最大值6.1 kN;Z-pin直径对帽型加筋壁板弯曲峰值力影响不显著;当Z-pin增强区长度为总长度的48%时,Z-pin增强帽型加筋壁板弯曲峰值力与全部植入Z-pin时基本相当。     

复合材料帽型加筋舱门结构 RF 成型工艺研究

舱门属于飞机上次承力结构,但由于其是运动部件,承受较大的气动载荷,必须要考虑到强度、刚度、气密、可靠性、表面质量等因素,在此基础上,还要求舱门质量尽可能轻。复合材料帽型加筋结构壁板因其刚度大,。结构整体性好等优点,使其在飞机舱门结构上得到应用。文中采用自动缝合RF 工艺,完成缝合预成型体制备、RFI 工艺树脂流道设计等关键技术,实现了帽型加筋舱门结构件的一次整体成型。     

Z-pin增强复合材料帽型加筋壁板接头拉伸性能

为了提高复合材料帽型加筋壁板结构中筋条与蒙皮界面处的连接强度,引入Z-pin三维增强技术。制备了Z-pin增强帽型接头试样,并对其进行拉伸试验,研究Z-pin对帽型接头界面增强机理及不同Z-pin体积分数、直径及加载跨距对筋条与蒙皮界面处连接性能的影响规律。结果表明:Z-pin直径为0.5 mm、植入角度为90°时,在体积分数0%~1.0%范围内,Z-pin增强帽型接头拉伸强度随着体积分数的增加而增加,增长趋势随体积分数增加而减缓,含1.0% Z-pin增强帽型接头比未增强接头强度提高了31.2%,在体积分数1.0%~1.5%范围内,Z-pin增强帽型接头拉伸强度呈降低趋势;Z-pin直径对帽型接头拉伸强度影响不显著;随着加载跨距的增加,含0.5%(直径0.5 mm)Z-pin增强帽型接头伴随有失效模式转变,拉伸强度呈现降低趋势。     

航空复合材料构件精确制造技术探讨及应用

随着军用航空器对作战效能比和民用航空器对燃油经济性要求的不断提升,以碳纤维增强树脂基复合材料为代表的轻量化高性能材料得以在航空器上广泛应用。国内外许多专家、学者对树脂基复合材料构件制造过程进行了大量的研究。复合材料成型工装制造时,应减少支撑块,并使用Invar钢制造的成型工装来提高复合材料构件的制造精度。在复合材料构件成型时,过低的固化压力会造成复合材料构件内部缺陷,低的升温速率和降温速率能够减少温度梯度对复合材料构件变形的影响。通过对工装补偿和优化成型工艺参数来实现盆形零件的精确制造。     

复合材料帽形加筋结构稳定性研究

建立了复合材料帽形加筋结构的参数化有限元模型,给出了两种进行层板结合处的模拟计算方法,通过计算得到了模型的屈曲载荷并总结了加筋结构几何参数对结构稳定性的影响,给出了模型的收敛性分析,对比了模型网格密度对于计算结果的影响,找到最佳的网格密度,提高了模型计算的效率和准确性,为实际的结构设计提供了重要参考,为结构分析提供了依据。     

复合材料J型加筋壁板制造技术研究

对J型加筋壁板共胶接技术在实际应用中所存在的主要问题进行了研究,着重介绍了R区芯材精确填充、筋条外型模成型、框架式插销垂直定位、共胶接真空袋封装等关键技术的研究情况,并对相关技术的应用进行了深入分析。研究结果表明,在精确计算的基础上,设计制造专用成型模具可实现R区填充芯材的精确制备,有利于提高加筋壁板胶接质量;选用筋条外型模成型工艺,并设计采用框架式插销垂直定位装置,可有效解决J型筋的表面成型质量、筋条尺寸精度、位置精度等问题;使用已硫化橡胶作为维形挡条、制备合适的内型面软模、优化辅助材料铺放方法,可减少表面质量问题,降低架桥、破袋风险。在应用了上述一系列制造技术后,成功制造了满足使用要求的J型加筋壁板复材零件,并初步实现该类型零件的批量化生产。     

复合材料Z型加筋壁板制造技术研究

在总结复合材料T型加筋壁板制造经验的基础上,针对Z型长桁壁板这一特殊零件的制造工艺,重点研究了Z型长桁的树脂流动和厚度控制、静不稳定态的Z型长桁轴线度和姿态控制、长桁圆角处压力均匀传导,壁板组件固化变形分析以及蒙皮自动铺带轨迹规划等问题。通过在圆角处引入未硫化橡胶垫错台式分布模式,确保长桁圆角处压力均匀传递;利用Z型长桁半封闭内腔金属芯模合理布局,实现对长桁固化过程的姿态稳定调控;利用有限元仿真模型,结合软件二次开发功能,完成对加筋壁板固化变形的高效分析。最终实现Z型加筋壁板整体结构成型与内、外部质量的协同控制,为同类型产品的研制提供经验借鉴。     

先进航空制造技术

<正>目前,中国的航空制造企业大量引进国外先进设备、检测设备,在硬件方面已经达到了较高的水平。在航空航天产品制造中,企业已逐渐意识到,除了先进的装备,现代数控技术也已成为决定性的关键技术     

复合材料帽形加筋壁板剪切屈曲性能

对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）帽形加筋壁板的剪切屈曲进行了试验、理论分析和数值模拟。根据线弹性理论推导了复合材料帽形加筋壁板蒙皮的应变分布;针对复合材料帽形加筋壁板3种蒙皮板条单元截取宽度和两种边界条件,利用理论公式和半经验公式计算了加筋壁板的剪切屈曲载荷;利用特征值法和几何非线性法进行了剪切屈曲模拟分析;将得到的分析结果与试验结果进行了对比。结果表明：根据线弹性理论得到的蒙皮应变分布与试验结果一致,验证了推导结果的正确性;选择合适的边界条件和蒙皮板条单元截取宽度,利用理论公式和半经验公式可得到加筋壁板较准确的屈曲载荷;利用特征值法得到的屈曲载荷较试验屈曲载荷高,选择合适的几何初始缺陷系数利用几何非线性分析方法可模拟复合材料帽形加筋壁板在剪切载荷作用下的屈曲过程。     

复合材料帽型加筋壁板轴压屈曲工程算法验证研究

计算复合材料加筋壁板轴向压缩屈曲载荷的方法会根据不同工况而各异。文章研究了四边简支、四边固支等边界条件下,考虑帽型加筋桁条底脚对蒙皮的支撑作用,按不同的厚度折算方式时,多种工程理论计算方法对复合材料帽型加筋壁板试验件轴向压缩屈曲载荷分析的适用性,并将工程理论计算结果与试验值进行了对比。计算结果表明,多种方法中只有四边固支,并假设桁条与蒙皮轴向刚度相等进行的加筋桁条底脚厚度折算时,最终计算的结果才与试验值吻合较好,误差在可接受范围。由于试验件批量若干,试验件的相关结构参数、铺层顺序以及边界条件具有典型性和代表性且与工程实际结构有相关性,故该方法对于飞机工程型号设计以及强度分析快速计算具有参考和借鉴意义。     

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.     

先进纳米制造技术及应用——访长江学者特聘教授、华中科技大学机械科学与工程学院教授史铁林

(多):纳米技术、信息技术和生物技术并列为21世纪的三大科技,而纳米制造则是支撑它们走向应用的基础.那么,纳米制造是如何定义的?其主要特征是什么? 史铁林:美国科学基金会将纳米制造定义为构建适用于跨尺度集成的、可提供具有特定功能的产品和服务的纳米尺度的结构、特征、器件和系统的制造过程.     

发展先进制造技术 实现崭新跨越——访国家“千人计划”专家,金属增材制造重庆市重点实验室主任张正文教授

( ):您一直从事先进制造技术、制造系统方面的研究,近年来做了哪些具体研究,取得了怎样的成果?张正文:1989年赴英,从事先进制造方面的研究30余年,先后创立了利物浦大学先进-敏捷制造研究中心(1996年)、埃克塞特大学制造与企业研究中心(2001年).     

机器人关键技术——智能制造的保障——访国家“千人计划”专家,中国科学院宁波材料所研究员杨桂林

():请问基于机器人力控制技术的大型零部件表面精密加工系统对大尺度精密制造发挥着怎样的重要作用?难点和关键技术是什么? 杨桂林:对于大型零部件的精密表面加工,目前仍主要依赖于人工作业,原因有二:(1)由于大尺度零部件结构复杂、尺寸较大,传统的机床设备受到工作空间及灵活度的限制,难以适用;(2)大型的精密零部件在进行打磨抛光等连续接触式去除材料加工时,材料的去除率和刀具与工件的接触力直接相关,要保证加工精度除了需要传统的运动控制外还需要对加工时的接触力大小进行控制.     

先进复合材料格栅结构制造工艺技术的研究进展

介绍了复合材料格栅结构的特点及发展现状,并回顾了传统复合材料成型工艺方法和格栅结构的早期制造方法。另外,介绍2种新型的格栅结构加工方法,即混合加工法、膨胀模块加工法以及改进的格栅结构:互锁复合材料格栅结构、加套管的槽形连接格栅结构和TR IG结构;并分别说明了每种结构的优点。其中重点介绍了混合加工法并从理论上推导其可行性。最后总结了复合材料格栅结构制造工艺的发展趋势。     

航空先进制造技术发展趋势

现代飞机和发动机进一步朝结构整体化、零件大型化方向发展.航空制造技术发展有以下趋势:数字化制造技术成为提升航空科技工业的重大关键制造技术;机械加工朝着高效数控加工方向发展;轻金属构件制造技术朝着制造大型化、整体化结构方向发展;复合材料整体结构制造技术迅速发展;冷却结构等新结构制造技术得到迅速发展;高能束流加工、特种焊接技术得到广泛应用;飞机结构装配技术朝着柔性化方向发展;先进无损检测技术朝着可视化、非接触式快速检测方向发展.     

世界航空制造产业链中的“中国制造”和“中国创造”——哈飞空客复合材料制造中心成功交付首件空客A350XW B方向舵

全球领先的飞机制造商空客设计、制造的最新机型——A350XWB宽体飞机是目前全球最先进的远程宽体飞机。A350XWB宽体飞机机身大量使用轻型复合材料,大大降低了飞机重量,从而大幅度降低燃油消耗和碳排放。复合材料的使用是当前及未来飞机制造的发展方向。空客公司和中航工业哈飞等中国合作伙伴的合资企业——哈飞空客复合材料制造中心是亚洲最大的复合材料制造企业,采用全球最先进的设备和制造流程,其工人经过严格的培训,为空客A350XWB宽体飞机制造升降舵、方向舵和机腹整流罩等重要部件。继成功交付A350第19段维护舱门和升降舵等部件之后,2014年12月12日,哈飞空客复合材料制造中心交付A350的另一重要部件——方向舵。该制造中心未来将成为空客A350升降舵、方向舵、机腹整流罩和第19段维护舱门的全球独家供应商。     

先进拉挤成形技术及其在大飞机复合材料结构中的应用

采用先进拉挤成形技术制造复合材料梁、桁型材成为该类复合材料结构自动化制造的发展趋势。因此,先进拉挤成形技术及其装备的研制也成为先进复合材料型材自动化制造的重要课题。安全、经济、舒适、环保是大型飞机的重要指标,而经济性是决定大型飞机市场竞争力的关键因素。根据空客公司统计,结构重量每降低1%,     

航空锻造技术的应用现状及发展趋势

随着航空产业的不断发展,对航空装备极端轻质化与可靠化的追求越来越急迫,对材料和锻件的性能要求(如比强度、强韧性)也越来越高.钛合金、高温合金等材料的应用日益广泛,以航空工业为例,F-22和F-35飞机钛合金用量已分别高达39％和27％,先进航空发动机中高温合金和钛合金锻件重量占发动机总结构重量的55％～65％[1].而高温合金、钛合金属于难变形材料,即加工参数范围狭窄、变形抗力大、组织性能对加工过程十分敏感.所以锻造技术在航空制造领域的应用相比其他工业领域难度较大.