樹(shù)脂基復(fù)合材料工藝過(guò)程具有材料形成和構(gòu)件成型同時(shí)完成的特點(diǎn),工藝過(guò)程的控制直接決定了復(fù)合材料構(gòu)件的制造成本和制造質(zhì)量,因此應(yīng)系統(tǒng)地研究復(fù)合材料的工藝特點(diǎn)和成型過(guò)程,在此基礎(chǔ)上建立科學(xué)、有效的工藝評(píng)價(jià)和控制方法,從而提高復(fù)合材料構(gòu)件性能、縮短研制周期。本文針對(duì)航空用先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的熱壓成型工藝,以纖維密實(shí)和消除孔隙缺陷為目標(biāo),采用特有的測(cè)試方法對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行了研究,揭示了纖維密實(shí)規(guī)律和孔隙形成的控制參量,建立了相關(guān)的理論模型,并利用數(shù)值模擬的方法實(shí)現(xiàn)了工藝窗口的預(yù)報(bào)。研究結(jié)果可用于熱固性樹(shù)脂體系工藝性評(píng)價(jià)與復(fù)合材料制造質(zhì)量控制,對(duì)復(fù)合材料低成本高品質(zhì)制造技術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。
近年來(lái),國(guó)際航空市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,航空領(lǐng)域技術(shù)快速發(fā)展,新一代大型飛機(jī)核心性能的提升,關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)這些性能的相關(guān)技術(shù)的突破,這其中最關(guān)鍵的技術(shù)之一就是復(fù)合材料技術(shù)。先進(jìn)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度、比剛度高、材料力學(xué)性能可設(shè)計(jì)、抗疲勞和耐腐蝕性能優(yōu)異、適于整體設(shè)計(jì)和制造等優(yōu)點(diǎn),復(fù)合材料的應(yīng)用和發(fā)展是大幅度提高飛機(jī)安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性的重要保證,大型飛機(jī)復(fù)合材料用量已經(jīng)成為其先進(jìn)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的標(biāo)志。
先進(jìn)復(fù)合材料主要指熱固性樹(shù)脂或熱塑性樹(shù)脂為基體、高性能連續(xù)纖維為增強(qiáng)體的一類(lèi)材料,對(duì)于飛機(jī)承力結(jié)構(gòu)而言,尤其以碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料和碳纖維/雙馬樹(shù)脂基復(fù)合材料用量最大。先進(jìn)復(fù)合材料是通過(guò)一定的工藝方法由樹(shù)脂和纖維復(fù)合而成的,與傳統(tǒng)的金屬材料不同,樹(shù)脂基復(fù)合材料工藝過(guò)程具有材料形成和構(gòu)件成型同時(shí)完成的特點(diǎn),即復(fù)合材料形成時(shí)其結(jié)構(gòu)尺寸與構(gòu)件基本一致,只需少量的后加工便可使用。這個(gè)特點(diǎn)一方使得一些對(duì)于傳統(tǒng)材料難以加工的構(gòu)件成為了可能,另一方面也決定了工藝過(guò)程對(duì)于復(fù)合材料性能和成本的重要性。熱壓工藝是制造飛機(jī)用結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的主要制造方法之一,隨著復(fù)合材料用量的不斷增加和整體化結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展,低成本高品質(zhì)的復(fù)合材料制造技術(shù)顯得越來(lái)越重要,其中熱壓工藝過(guò)程評(píng)價(jià)理論與控制方法是該技術(shù)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。本文主要針對(duì)熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料熱壓工藝中的纖維密實(shí)過(guò)程,介紹了北京航空航天大學(xué)在工藝?yán)碚摲治龊唾|(zhì)量控制方面的研究思路和研究結(jié)果。
資料下載: 樹(shù)脂基復(fù)合材料熱壓成型工藝性評(píng)價(jià)與質(zhì)量控制.pdf
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