缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料低速冲击及损伤检测

研究了低速冲击对缝合与未缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料冲击性能及损伤的影响;采用落锤冲击试验机对缝合和未缝合夹芯复合材料板分别进行了不同冲击能量下的冲击实验,得出冲击力和冲头位移分别随时间变化的曲线;采用水浸超声波扫描成像系统对冲击后的复合材料板进行损伤检测,得出夹芯复合材料板内部损伤情况。结果表明,在相同冲击能量下,缝合碳纤维复合材料板的冲击力较未缝合的要大,但冲头接触时间要短;此外,缝合碳纤维泡沫夹层复合材料板比未缝合的损伤面积要小,这说明缝线能有效的抑制冲击载荷下复合材料板内损伤扩散,减小分层损伤面积,提高复合材料板的抗冲击性能;缝合的抑制损伤效果在表面层和最内部层效果显著,而在中间层缝线的效果一般。     

缝合泡沫夹层结构复合材料三点弯曲性能研究

采用改进锁式缝合方法,在真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺基础上制备了缝合泡沫夹层结构复合材料,对其进行了三点弯曲测试,并对缝合参数对其弯曲性能的影响进行了实验研究。实验结果表明,在弯曲载荷作用下,其结构的失效大部分是由于芯材的剪切破坏,在缝合密度较大和纤维层较多的情况下,弯曲性能优异。采用缝合泡沫夹层结构可以提高复合材料的弯曲性能。     

缝合复合材料T型加筋壁板拉伸性能研究

为了提高复合材料T型加筋壁板中筋条与蒙皮的连接强度,引入缝合增强技术。利用自主研发的弯针缝合机器,并通过真空辅助树脂灌注技术(VARI)制备缝合T型接头试样,并对其进行拉伸实验,研究缝合对T型接头界面增强机理及不同缝合密度、缝线细度对T型接头拉伸性能的影响规律。结果表明:缝合细度为1000 D,缝合密度在0～10×10范围内,缝合增强T型接头拉伸极限载荷随缝合密度的增加而增加,缝合密度为10×10的缝合增强T型接头比未缝合接头极限载荷提高了38%,缝合密度在10×10～-8×8范围内,缝合T型接头拉伸极限载荷呈下降趋势;缝合密度为10×10,缝线细度在0～1000 D范围内,缝合T型接头拉伸承载力随缝线的增粗而增加,缝线细度增加至1500 D时,T型接头拉伸极限载荷呈下降趋势。缝合密度和缝线细度的变化对T型接头初始失效载荷影响不显著。     

未缝合与缝合玻纤泡沫夹层复合板弯曲性能研究

对0°/90°双轴向玻璃纤维泡沫夹层复合板进行弯曲实验,研究了缝合与未缝合泡沫夹层复合板不同泡沫厚度,纤维铺层,以及缝合密度等参数对材料弯曲性能的影响。结果表明,在纤维铺层数一定时,增加泡沫夹芯的厚度,会降低弯曲强度和最大弯曲正应力。缝合泡沫板的缝线树脂柱的支撑作用使其弯曲强度同比未缝合至少增加45%,最大弯曲正应力最大增加157.48%,弯曲能量最多增加138.66%。当纤维铺层数较多时,复合泡沫板的弯曲能量都比较高,缝合密度对其弯曲能量的影响不大。最后在增重不多情况下,泡沫厚度为9 mm,缝合密度为10 mm×10mm,纤维铺层为8层可使复合板综合性能达到最佳。     

不同增强方式下泡沫夹芯复合材料三点弯曲性能研究

研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能.采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验,分别得出各自的载荷-挠度曲线,再引入加强筋的方式进一步研究缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能.结果表明,玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料较玻璃纤维泡沫夹心复合材料性...     

不同缝合方式的缝合复合材料无损检测及微观状态研究

缝合技术作为整体成型低成本制造技术已在航空领域得到广泛应用。缝合过程中引入缝线,缝线对缝合复合材料的无损检测结果和制件内部的微观状态都会有所影响。不同的缝合方式,缝线在制件内部的状态不同,因此对制件的无损检测结果和微观状态会产生不同的影响。通过实验研究了临缝、链式缝合和锁式缝合三种不同的缝合方式对缝合复合材料的超声A扫描和超声C扫描无损检测结果的影响,以及对制件内部缝线与树脂的结合等的影响。     

缝合工艺对复合材料面内力学性能影响实验研究

研究了不同缝合密度和不同缝线粗细对碳纤维八枚五飞经面缎缝合复合材料面内力学性能的影响,并结合显微镜观察测量因缝线植入导致面内纤维弯曲,分析了面内纤维弯曲与力学性能的相关性。结果表明,缝合对层板面内性能有一定的影响,随着缝合密度变密和缝线变粗,面内力学性能整体呈下降趋势,且降低幅度均增大。显微镜分析表明,用纤维弯曲幅度和角度表征面内纤维弯曲,面内纤维是影响缝合层板力学性能的主要因素。在相同缝线下,随着缝合密度变密,面内纤维弯曲幅度几乎不变,而弯曲角度先增大后减小,力学性能整体呈降低趋势;在相同缝合密度下,随着缝线变粗,纤维弯曲幅度和角度均增大,强度降低趋势与面内纤维弯曲幅度和角度有很强的相关性,其二次函数相关系数在0.89~0.97之间。     

夹层复合材料三点弯曲试验和有限元模拟分析对比

采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备了泡沫夹层复合材料,并测试了泡沫夹层复合材料在不同作用载荷下的位移;同时,采用有限元软件ANSYS Workbench在上述加载条件下对该材料进行数值仿真,并和实验结果进行对比分析.研究结果表明,在100~600 N载荷作用下,数值仿真结果和实验结果误差在10%以内,数据吻合良好,验证了该方法具有潜在的工程应用价值.     

芯材密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能影响

研究了聚氨酯泡沫密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能的影响。首先,对5种不同密度(48~413kg/m3)泡沫芯材复合材料夹层梁进行三点弯试验研究,结果表明,夹层梁极限承载力随芯材密度的增大而增大;当芯材密度大于等于199kg/m3时,继续增大泡沫密度,夹层梁极限承载力增加速度变慢;随着芯材密度的增加,夹层梁破坏模式由芯材压陷变为面板受压屈服破坏。其次,基于考虑芯材竖向压缩变形的高阶剪切变形理论,对不同试验梁弯曲受力机理进行弹性分析,得到夹层梁上、下面板挠度变化及应变分布规律,并与试验结果对比,验证了理论分析方法的正确性。最后,对试验过程中夹层梁典型的破坏模式进行极限承载力分析,提出其极限承载力计算公式,并与试验结果对比,结果吻合良好。     

NACA构型泡沫夹层复合材料空气风门的结构强度分析

泡沫夹层复合材料具有比强度、比刚度大,保温隔热性能优异等优点,广泛应用于航空航天等诸多领域,在飞机上则应用于一些载荷不大而厚度较小的部件或结构。研究的NACA构型泡沫夹层复合材料空气风门以其材料的特殊性,在组合工况下受力情况复杂,目前对其在多工况下进行强度分析的相关研究较少。以NACA构型的泡沫夹层碳纤维复合材料空气风门为研究对象,建立了有限元模型。通过重点对多工况下风门壳体的等效应力分布情况进行对比和分析,并对夹层结构各层的应力危险区域进行强度校核,得到了各工况下复合材料面板层和泡沫芯材层的应力敏感区域和失效情况,以及载荷对模型应力影响的规律。