复合材料结构，是由纤维和基体材料复合制成的结构。飞行器中采用的主要纤维品种有碳纤维、硼纤维、芳纶等新型纤维；主要的基体材料是环氧树脂，也有采用铝合金的。复合材料是人工制造的，与天然材料不同，更便于根据机械性能的需要灵活地设计各层纤维在基体中的铺设方式，而且易于制成复杂的形状。复合材料结构在经历高温固化成型及冷却过程后,由于材料的热胀冷缩效应,基体树脂的化学反应收缩效应,以及复合材料与成型所用模具材料在热膨胀系数上的显著差异,其在室温下的自由形状与预期的理想形状之间会产生一定程度的不一致,通常将这种不一致状态称为构件的固化变形
对热压罐成型工艺过程亟需解决的问题纤维等高性能增强相增强的复合材料[1]。自20世纪提出了思考。
提出了基于有限元方法的复合材料构件热压罐成型变形预测方法和基于构件型面节点变形的工装型面补偿算法。在分析固化过程中不同形态下的树脂力学性能的基础上,建立了不同形态下树脂的复合材料力学模型和复合材料固化过程中的三维热-化学模型,通过newton ?raphson迭代法对该模型进行了求解,基于有限元方法实现了对复合材料构件变形的预测;根据变形预测的结果,以成型后的反变形来提高复合材料构件的几何精度为目标,实现了对工装型面的补偿。
热压罐成型法一直是制造连续纤维增强热固性复合材料制件的主要方法。利用热压罐地生产质量稳定的复合材料关键技术在于选择合适的工艺参数以及制定合理的工艺方案。
针对工装模板的快速设计,提出了复合材料构件工装型面快速等距算法,该算法能将工装型面和等距曲面通过同一隐式曲面进行表达,较好的保持原始曲面的细节特征,避免传统设计方法中烦琐的曲面修复、等距、裁剪等操作。针对模具支撑结构的快速设计,提出了工装支撑结构的级联参数化设计方法,将工装支撑的设计参数分为支撑层、具体层和草图层

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山东中航泰达复合材料股份有限公司
张经理
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