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。     

复合材料双曲面NOMEX蜂窝加工技术研究及应用

以复合材料双曲面Nomex蜂窝芯为研究对象,重点开展弱刚性双曲面蜂窝数控铣削及检测技术,采用高速铣削加工工艺,通过优化加工编程策略,选取合理的加工参数,能有效解决双曲面蜂窝芯零件成型后精度问题。研究结果表明,采用加工检测一体工装能解决弱刚性蜂窝固持问题,有效提高蜂窝芯成型精度。对蜂窝芯在线检测后,利用校验膜技术,对蜂窝零件预装配,结果表明双曲面蜂窝芯成型后与上下蒙皮装配间隙小于0.15mm;蜂窝芯拼接缝小于0.2mm;未在蜂窝分段处产生明显阶差。经校验膜验证,蜂窝芯格能完整复现在校验膜上,成型面上无蜂窝芯格撕裂、损伤等缺陷,其装配精度满足要求。     

铝蜂窝芯条用胶粘剂的评定项目

材料的评定项目必须要选取得当,其次是各项指标的确定要合理,这样才能实现正确的评定。最近,松陵公司用JX-9胶作为芯条胶与J-01胶作为面板胶制造铝蜂窝夹层结构时,发生了蜂窝芯压塌及脱胶等现象,使生产出现了困难。原先的蜂窝结构部件是用204胶作为芯条胶,胶接后的铝蜂窝节点强度为lkgf/cm,制成的部件均为合格品。后因:204胶质量下降,胶接后的铝蜂窝节点强度不足o．6kgf/cm,因此改用了JX-9胶作为芯条胶。用JX-9收胶接后的节点强度在1．5~2．okgf/cm以上,但制造出的蜂窝夹层结构部件反倒出现了蜂窝芯压塌的情况。这个问题的出现,引起了—些单位的关注,现就这个问题谈谈个人的看法。从上述事实可以说明,单凭节点强度的高低来评定蜂窝夹层结构用芯条胶是不妥的。必须要从蜂窝芯的制造和夹层结构部件的制造这个全过程来考虑,然后提出芯条胶的评定项目。我认为,除了有关胶粘剂评定的共同项目外,还必须考虑以下三项内容:     

进气道唇口胶接质量工艺控制

简述了某飞机进气道唇口胶接结构，并探讨了从内部胶接质量的控制、采用校验膜技术、改变蜂窝壁板胶接成型形式等方面入手加强质量监控的措施及方法。     

蜂窝夹芯结构板芯脱胶修补研究

 针对复合材料蜂窝夹芯结构面板与芯子脱胶损伤问题, 提出一模拟面板、胶层及芯子的有限元模型,采用NASTRAN 分析软件计算了板芯脱胶结构的剩余强度及修补后的强度恢复。研究了脱胶区域大小对剩余强度的影响及胶接修补质量对强度恢复的影响。     

天问一号探测器耐高温蜂窝夹层结构选材与性能研究

针对天问一号火星探测器耐高温大承载复合材料蜂窝夹层结构应用需求,基于材料匹配设计和工艺可行原则,提出了氰酸酯树脂体系的复合材料蜂窝夹层结构。通过比较不同后处理工艺下M40J/BS-4氰酸酯基复合材料高温层间剪切性能,发现BS-4氰酸酯基复合材料经200℃下3～5 h后处理可获得较佳的高温使用性能。经200℃下4 h后处理的M40J/BS-4氰酸酯基复合材料,在170℃下各项力学性能保持率均达到室温测试值的80%以上。板芯胶高温力学性能测试以及其对夹层结构高温承载性能的影响研究表明,氰酸酯体系的J-245C、J-389B两种板芯胶在温度不超过200℃时均具有足够协调板芯变形及传递板芯间载荷的能力,但高温下胶黏剂的性能退化会造成夹层结构刚度的退化。天问一号探测器蜂窝夹层结构典型单元在高温下的弯曲性能、侧向压缩性能测试结果表明,碳纤维氰酸酯基复合材料铝蜂窝夹层结构具备耐170℃高温下大承载的能力。     

C/C复材与高温合金异种材料蜂窝结构钎焊界面组织及力学性能

在钎焊温度为1040℃,保温时间为15 min的条件下,采用BNi-2钎料钎焊连接C/C复合材料面板和GH3536高温合金异种材料蜂窝结构,研究了不同钎料层厚度对板–芯界面微观组织变化和板–芯拉脱性能影响。结果表明,焊后板–芯接头由钎料与C/C母材反应区、钎料与蜂窝反应区和钎料凝固区3个区域组成,钎料与C/C母材反应生成了Cr₃C₂反应层,钎料与蜂窝反应区内生成了Si的金属间化合物和Cr₃C₂颗粒。随着钎料厚度的增加,接头拉脱性能先升高后降低,当钎料厚度为0.12 mm时,板–芯接头拉脱强度达到最高9.69 MPa,断裂位置主要发生在C/C基体内。     

铝蜂窝夹芯带铜网复合材料壁板胶接技术研究

针对铝蜂窝夹芯带铜网复合材料壁板胶结过程中遇到的实际问题,主要通过金属与复合材料的混杂成型工艺、蜂窝芯收缩变形控制技术、选择合适的胶粘剂、胶结质量验证等几个方面进行了研究。最终通过可操作性、消除铜网与预浸料织物热膨胀系数不同所带来的影响、防止蜂窝芯收缩工艺、选择合适的胶膜及固化参数的确定4个方面对铝蜂窝夹芯带铜网复合材料壁板胶接技术进行研究,并通过随炉试板的测试和无损检测技术验证了该工艺方法的可行性。     

单臂梁复合材料全高度双曲面蜂窝夹层结构水平尾翼的研制

描述了单臂梁复合材料全高度双曲面蜂窝夹层结构水平尾翼的研制情况。根据飞机水平尾翼的结构特点和选材以及特殊力学性能的要求,提出了可靠的工艺方法,进行了大量的工艺试验。通过对水平尾翼的研制分析,可知采用预吸胶技术和预压实技术对厚零件的成功制造起到了关键作用;采用共固化技术保证了高强钢转轴和复合材料梁连接;采用回弹角模具设计,可以解决“П”字型零件的回弹变形问题;高强钢的表面采用喷砂处理技术以及平尾采用的预装配校验技术,有效地保证了平尾的胶接质量。     

航空复合材料纸蜂窝夹芯结构热成型开裂研究

飞机复合材料芳纶纸蜂窝夹芯部件在热压罐成型时处于热-力耦合工况。本文关注热成型过程中可能出现的蜂窝开裂现象,通过试验获得了蜂窝芯的拉、压、剪性能参数和芳纶纸的热性能参数,同时结合有限元分析手段和反演方法,对整体蜂窝夹芯部件的热-力顺序耦合和局部芯子抽真空导致的蜂窝胞元间压强差进行数值模拟。结果表明：成型过程中的热应力不会导致蜂窝胞元间胶层开裂,局部憋气的压差可能导致蜂窝开裂;胶层部分破坏与胶层完全破坏所需的胞元间压强差的差值与胶层初始法向断裂应力正相关;胶层完全破坏所需的胞元间压强差随着受载胞元数量的增多而减小。     

Modeling of Heat Conduction in Thermoplastic Honeycomb Core/Face Sheet Fusion Bonding

Honeycomb sandwich materials have been widely used in aerospace industry as secondary structural materials or interior panels. Recently the research of full thermoplastic honeycomb sandwich materials has been of interest due to their recyclability. In their production, they usually demand an adhesive-free process, namely fusion bonding, to connect thermoplastic honeycomb core and face sheets. It is a heat induced process where a parameter of temperature should be well controlled to guarantee the product quality. This article presents a mathematical model of heat conduction to analyze the transient temperature distribution from heating tools towards inner part of the core under fusion bonding conditions. In order to simplify the complexity of 3D honeycomb geometry, a homogenization method is used to obtain average thermal properties of the honeycomb along the major heat flux direction. The model is validated by comparing with the results of in-situ temperature measurement during fusion bonding. The presented model can also be applied to analyzing general out-of-plane heat conduction through honeycomb sandwich structures made from other materials.     

Experimental study of partially-cured Z-pins reinforced foam core composites：K-Cor sandwich structures

This paper presents an experimental study of a novel K-Cor sandwich structure rein- forced with partially-cured Z-pins. The influence of pultrusion processing parameters on Z-pins characteristics was studied and the effect of Z-pins on mechanical properties was disclosed. Differential scanning calorimetry （DSC） and optical microscopy （OM） methods were employed to determine the curing degree of as-prepared Z-pins and observe the implanted Z-pins in the K-Cor structure. These partially-cured Z-pins were treated with a stronger bonding link between face sheets and the foam core by means of a hot-press process, thereby decreasing burrs and cracking defects when the Z-pins were implanted into the Rohacell foam core. The results of the out-of-plane tensile tests and the climbing drum peel （CDP） tests showed that K-Cor structures exhibited superior mechanical performance as compared to X-Cor and blank foam core. The observed results of failure modes revealed that an effective bonding link between the foam core and face sheets that was provided from partially-cured Z-pins contributed to the enhanced mechan- ical performances of K-Cor sandwich structures.     

PC机与多台单片机通信控制器的设计

针对一台PC机与多台MCS-51单片机构成的小型集散控制系统的特点,介绍了系统中通信控制器的设计方法.通信控制器以AT89S51单片机为核心,采用8251实现串口扩展,并通过基于RS-232C标准和RS-485标准的串行通信技术的应用,解决了小型集散控制系统的通信问题,减轻了PC机的通信负担.经过软硬件的设计和联机调试,测试结果表明,该控制器的应用不仅提高了集散控制系统数据传输的可靠性,而且提高了整个系统控制的实时性.此外,控制器具有结构简单的优点.     

Core reinforcement design for improving flexural energy-absorption of corrugated sandwich composite structure

To strengthen Specific Energy-Absorption (SEA) behavior of Sandwich Composite Structure (SCS), a kind of light-weight vertical stiffener is proposed for the corrugated core. The vertical stiffener, embedded in the corrugated core, can not only absorb part of energy but also simultaneously enhance Energy-Absorption (EA) of other components. The Hashin damage model considering the shear stress and ductile damage model is adopted to predict the failure of carbon fiber face-sheets and aluminum-core, respectively. The perfect bonding is modeled for interfaces between the face-sheet and core due to little realistic debonding. The finite element model is verified by available data of conventional SCS. To obtain more design ideas, several stiffeners with different thicknesses, numbers, and positions are investigated. From the predicted results, both the flexural load and deformation of SCS correlate well with experimental results. It is highlighted that the SCSs with different vertical stiffeners exhibit 9.74%–58.48% higher SEA than the SCS without stiffener. The complex reinforcement mechanisms are extensively revealed by underlying coupling EA and deformation mechanisms. Structural parameter analysis shows that the thickness and number have significant effects on the flexural behavior and SEA of reinforced SCS.     

补片尺寸对复合材料胶接修理性能的影响

在复合材料胶接修补中，补片的尺寸对胶接强度的影响非常关键。本文针对单面胶接修理结构建立了“三板模型”，并且，通过试验来验证该有限元模型的正确性，然后，利用该模型来分析补片尺寸对胶接质量的影响。对计算结果的分析发现：补片的直径为孔直径的2—3倍，厚度为孔深的45％～60％时，修补结构的强度恢复能达到最大值。     

Ti和Ti／Ni／Ti连接钨与铜及其合金的界面结合机制与接头强度

采用热 力学模拟试验机Gleeble1500D作加热设备,用Ti片和Ti箔 Ni片 Ti箔复合中间层扩散连接钨与铜及铜合金CuCrZr。结果表明,当用Ti片连接钨与铜,连接温度下Ti与Cu反应但未转化成液相时,则反应层由具有一定脆性的多层化合物组成,接头强度偏低;当Ti片通过共晶反应转化成液相且大部分液相被挤出连接区时,接头强度显著提高,最高达220MPa。用Ti Ni Ti复合中间层连接钨与CuCrZr时,结合界面是通过Ti分别与Ni、W及Cu相互扩散并反应生成多层化合物和固溶体而形成的;与Ti片连接钨与铜的接头形成相似,连接过程中Ti箔未转化成液相时接头强度偏低,Ti箔转化成液相时接头强度明显提高。     

降低陶瓷与陶瓷或金属连接温度的技术

为降低陶瓷与陶瓷或金属的连接温度，目前采用的连接方法有过渡液相扩散连接、兰固态连接、机械连接、粘接、铟封和陶瓷表面低温改性后低温钎焊等。本文从上述连接方法的原理设计、连接材料设计与制备、接头性能及各自的优缺点等方面综述了陶瓷与陶瓷或金属低温连接研究的现状。     

丁羟推进剂中复合键合剂的作用机理

本文用红外光谱法、粘度法等手段,研究了TEA、TEA·BF_3与MAPO复合键合剂的作用机理,并运用路易斯酸碱理论加以分析和讨论.阐述了复合剂作用机理和HTPB推进剂力学性能以及工艺性能的相关性.     

红外热像检测技术在吸波涂层缺陷研究中的应用

采用红外热像技术探索了一种吸波材料脱粘缺陷无损检测的方法。在铝合金基材上制备具有不同脱粘缺陷的吸波材料。采用红外热像检测系统监测热激励后材料样品表面的温度变化。通过对热图像和温度变化数据的分析,获得材料表面或缺陷的特征。试验表明这一方法可以有效地检测出铝合金基材上铁磁性吸波涂层脱粘缺陷,测量简便、结果直观,对涂层无损坏,可以实现吸波涂层施工中吸波涂层质量和使用过程中涂层可靠性的监控。     

拟合法轨迹控制及其实现

本文阐述了拟合法轨迹控制的基本原理、方法及应用。提出了在直角坐标系中用多段直线拟合曲线的方法,在极坐标系中用多段阿基米德螺线拟合曲线的方法。并将此方法应用到三自由度球坐标机械手上。实验证明,拟合法轨迹控制的方法是正确可行的。