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复合材料先进网格结构共固化工艺的温度场模拟

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复合材料学报 2011年第3期28卷 141-147页

作者：黄其忠任明法陈浩然张驰群大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116023 中国寰球工程公司北京100028

基于ANSYS软件开发了用于模拟复合材料固化过程中温度-固化度耦合场变化程序,并分别采用二维和三维有限元模型对复合材料先进正交网格结构的软模辅助共固化工艺过程进行了数值仿真。计算结果分析表明:二维有限元模型不考虑网格结构肋骨... 详细信息

基于ANSYS软件开发了用于模拟复合材料固化过程中温度-固化度耦合场变化程序,并分别采用二维和三维有限元模型对复合材料先进正交网格结构的软模辅助共固化工艺过程进行了数值仿真。计算结果分析表明:二维有限元模型不考虑网格结构肋骨交叉点的影响,能以较大时间步长进行共固化工艺的数值模拟,且分析结果具有较高的精度;三维精细有限元模型可考虑肋骨交叉点在共固化工艺中对复合材料先进网格结构内温度-固化度耦合场的影响;肋骨交叉点附近的温度场明显高于结构的其他部位。

关键词：共固化工艺先进网格复合材料结构多场耦合低成本制造

混杂纤维圆筒与加强承力环共固化工艺的残余应力分析

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机械强度 2012年第3期34卷 394-398页

作者：任明法黄其忠陈浩然大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116023

具有加强承力环的混杂纤维圆筒在采用共固化工艺成型后,往往在加强承力环与筒身的界面附近出现分层(或开裂)。采用热传导和热弹性有限元方法研究某一混杂纤维增强筒在共固化工艺中残余应力的分布变化规律,由分析表明,采用改变加强承力... 详细信息

具有加强承力环的混杂纤维圆筒在采用共固化工艺成型后,往往在加强承力环与筒身的界面附近出现分层(或开裂)。采用热传导和热弹性有限元方法研究某一混杂纤维增强筒在共固化工艺中残余应力的分布变化规律,由分析表明,采用改变加强承力环端部的几何形状与铺层顺序等措施可改善增强筒中的应力分布和防止在共固化工艺后筒身与加强承力环之间界面附近的分层(或开裂)。

关键词：混杂纤维圆筒增强筒体共固化工艺残余应力数值模拟

基于先进拉挤工艺的工字梁预制体制备及其共固化工艺研究

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基于先进拉挤工艺的工字梁预制体制备及其共固化工艺研究

作者：高少楠南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文以先进拉挤(ADP)生产复合材料工字梁为背景,提出工字梁及其预制体成型技术方案,搭建C形预制体先进拉挤设备进行拉挤实验,成功制得符合共固化要求的C形预制体,在此基础上研究预制体固化工艺参数及捻子条成型工艺和填充率对共固化成... 详细信息

本文以先进拉挤(ADP)生产复合材料工字梁为背景,提出工字梁及其预制体成型技术方案,搭建C形预制体先进拉挤设备进行拉挤实验,成功制得符合共固化要求的C形预制体,在此基础上研究预制体固化工艺参数及捻子条成型工艺和填充率对共固化成型影响,为后期实现复合材料工字梁制件的先进拉挤生产奠定基础。(1)提出工字梁成型总体方案及各预制体成型技术方案,着重分析了C形预制体先进拉挤成型实现方法,设计完成了C形预制体预成形装置、热压装置、牵引装置及张力装置,并在此基础上完成系统总装及自动化控制方案的设计。(2)为生产符合共固化要求的C形预制体,采用差式扫描量热法(DSC)结合树脂粘-温特性确定拉挤工艺参数,分析首次制得预制体表面步进纹及角区缺陷产生原因,通过优化工艺参数消除缺陷,成功制得表面质量良好,内部无缺陷的预制体。优化后的拉挤工艺参数为:预成形温度110℃、热压140℃、热压压力0.3MPa、热压周期95s、步进距离10mm、张力值500N。(3)研究预制体共固化过程,以弯曲强度和孔隙率为表征,确定固化工艺参数,实验表明:预制体成型和共固化阶段中,在一定温度条件下,成型压力是影响弯曲强度的主要因素,且预制体成型阶段对孔隙率影响明显大于共固化阶段影响。确定最优固化工艺参数组合为:预成形成型时间10min、预成型压力0.3MPa、共固化成型时间50min、共固化压力0.8 MPa;研究捻子条成型工艺及填充率对共固化成型三角区质量影响,对比微观金相组织及角区孔隙率,结果表明:相同填充率下经预固化处理捻子条填充效果普遍优于未经固化处理捻子条。最优填充方案为经过预固化处理且填充率为97.5%。

关键词：先进拉挤工字梁 C形梁预制体共固化工艺

先进格栅结构(AGS)共固化工艺的温度场模拟

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先进格栅结构(AGS)共固化工艺的温度场模拟

先进格栅结构（AGS）共固化工艺的三维温度场模拟

2009年度全国复合材料力学研讨会

作者：黄其忠任明法陈浩然大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

先进格栅结构(AGS)是指通过粘接等工艺将复合材料蒙皮固定在传统格栅结构的一侧或者两侧,使之能够共同承载的一类新型结构。该结构不仅具有复合材料层合板的优良性能,还具有空间开放性,抗屈曲,高损伤容限等许多优良的特点,受到航空航天... 详细信息

先进格栅结构(AGS)是指通过粘接等工艺将复合材料蒙皮固定在传统格栅结构的一侧或者两侧,使之能够共同承载的一类新型结构。该结构不仅具有复合材料层合板的优良性能,还具有空间开放性,抗屈曲,高损伤容限等许多优良的特点,受到航空航天,轮船等领域的青睐。早期的先进格栅结构生产是将已分别固化成型后的蒙皮与格栅通过胶粘后在热压釜中二次固化而成,存在成本高,生产周期长和界面性能低等缺点。近年提出的共固化工艺,即将蒙皮和格栅结构同时固化而成,不仅具有显著缩短生产周期和降低成本,还具有提高产品质量提高界面性能等优点,成为国内外的研究热点。其中,以硅橡胶为模具的软模共固化工艺尤为引人关注,该工艺中的软模具有能够在固化过程中产生膨胀压力以挤出产品中富余树脂,提高纤维体分比,降低孔隙及脱模方便等特点。复合材料生产中温度、压力、时间是决定产品质量的关键因素,如何在共固化工艺中确定先进格栅结构的温度历程和压力历程是共固化工艺成功的关键,也是目前亟待解决的问题和共固化工艺的难点。先进复合材料格栅结构固化过程是温度场,固化度场等物理场耦合作用的过程,如式1所示,且该耦合效应随着结构变化而改变,这也是数值模拟的重点与难点。目前,关于软模共固化工艺的相关研究成果仍处于贫乏状态,工程上多以"试错"方法确定出适合某一材料体系确定尺寸先进格栅结构的温度历程和压力历程,因此,存在成本高,生产周期长,产品质量不稳定等缺点。数值模拟通过模拟软模共固化工艺的工艺环境和工艺参数能实时地反映出先进格栅结构在固化过程中各个物理场的变化,避免了"试错"行为,直接为生产提供帮助。本文根据生产经验采用有限元方法对先进复合材料格栅结构软模共固化工艺过程进行了在数值仿真,分析了成型工艺中不同温度历程对复合材料网格结构中温度场和固化度场分布的影响,并将数值模拟结果与一实验结果进行了比较。

关键词：软模共固化工艺复合材料格栅结构多场耦合数值模拟

来源： cnki会议评论

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先进格栅结构（AGS）共固化工艺的三维温度场模拟

第十六届全国复合材料学术会议

作者：黄其忠任明法陈浩然大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

本文基于有限元方法分别以二维和三维模型模拟了AGS软模共固化工艺过程中AGS预浸料的温度场分布,并根据三维模型的温度——固化度耦合场分布,比较了不同固化制度对耦合场分布的影响。得出了AGS软模共固化工艺的计算模型应选三维模型,肋... 详细信息

本文基于有限元方法分别以二维和三维模型模拟了AGS软模共固化工艺过程中AGS预浸料的温度场分布,并根据三维模型的温度——固化度耦合场分布,比较了不同固化制度对耦合场分布的影响。得出了AGS软模共固化工艺的计算模型应选三维模型,肋骨交点处的温度"越界"最明显,降低升温速率有利于耦合场均匀分布等结论。

关键词：软模共固化工艺复合材料格栅结构多场耦合低成本制造

来源： cnki会议评论

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基于动态仿真的工艺设计方法和生产效率研究

航空制造技术 2012年第12期55卷 48-53页

作者：张超中国航空规划建设发展有限公司工程技术研究院

生产厂房的工艺设计对厂房建成后的运行效率、生产成本影响极大.在车间内,各种用于电力、动力、照明、控制等目的的电气管线均与作业层的各种工艺设备相对应.布线复杂,而且牵一发而动全身,一旦工艺设备位置发生变动,就会引起各种管道、... 详细信息

生产厂房的工艺设计对厂房建成后的运行效率、生产成本影响极大.在车间内,各种用于电力、动力、照明、控制等目的的电气管线均与作业层的各种工艺设备相对应.布线复杂,而且牵一发而动全身,一旦工艺设备位置发生变动,就会引起各种管道、管线、支管和支线的相应变动.此外,由于不少设备价值高达几百万美元,并且极为精密,对工作条件要求比较苛刻.对这类设备的位置变动,除可能造成设备损坏外,由于位置的改变还必须对设备重新调整,也会造成人力、物力和财力上的损失.如果设施布置不合理,很容易造成搬运物料时间增加,导致成本增加、生产率降低[1].

关键词：工艺设计动态仿真热压罐共固化工艺模具仿真软件软件工程长桁二次胶接仿真模型数学模型铺叠半导体制造车间工艺规划生产规划效率研究

Nomex蜂窝夹层结构真空袋共固化过程蜂窝变形

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复合材料学报 2009年第4期26卷 29-35页

作者：郑义珠顾轶卓孙志杰李敏张佐光北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室北京100191

针对蜂窝夹层板的共固化工艺,以玻璃纤维120斜纹织物/环氧5224体系为面板,以Nomex蜂窝为夹芯材料,研究了蜂窝侧向抗压刚度的影响因素,并通过自行建立的成型过程气压测试装置,分析了芯材内压的影响因素及蜂窝的变形情况。结果表明:对于... 详细信息

针对蜂窝夹层板的共固化工艺,以玻璃纤维120斜纹织物/环氧5224体系为面板,以Nomex蜂窝为夹芯材料,研究了蜂窝侧向抗压刚度的影响因素,并通过自行建立的成型过程气压测试装置,分析了芯材内压的影响因素及蜂窝的变形情况。结果表明:对于孔格边长和芯材高度较大的情况,蜂窝侧向抗压能力较小,在真空压力的作用下容易发生变形;芯材内压与芯材内气体的膨胀和预浸料铺层的渗透性直接相关,因此芯材内压受温度制度、预浸料层数和胶膜影响较大;芯材内压对抵抗蜂窝变形起到重要作用,预浸料凝胶前较大的芯材内压有利于抑制蜂窝变形的发生。

关键词：蜂窝夹层结构共固化工艺芯材变形芯材内压

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软模成型工艺中压力参数匹配分析

软模成型工艺中压力参数匹配分析

第十五届全国复合材料学术会议

作者：黄其忠任明法陈浩然大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

复合材料网格结构生产工艺的复杂性成为了其大规模应用的瓶颈。作为一种低成本的先进工艺,软模工艺因其膨胀压力的可控性受到了工程界的重视。在满足不同结构要求的前提下,工艺参数选择的合理性是降低复合材料网格结构残余应力,减少肋... 详细信息

复合材料网格结构生产工艺的复杂性成为了其大规模应用的瓶颈。作为一种低成本的先进工艺,软模工艺因其膨胀压力的可控性受到了工程界的重视。在满足不同结构要求的前提下,工艺参数选择的合理性是降低复合材料网格结构残余应力,减少肋骨的几何误差和提高网格结构性能的关键。本文对软模工艺过程进行了数值仿真,并通过分析复合材料网格软模成型工艺中温度和压力的变化规律,旨在研究不同工艺参数对复合材料网格结构中肋骨固化压力的影响,为复合材料网格结构的生产提供依据,以节省成本和缩短生产周期。

关键词：软模成型共固化工艺复合材料网格结构多场耦合分析数值仿真

来源： cnki会议评论

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嵌入式共固化复合材料阻尼结构的新进展

应用力学学报 2010年第4期27卷 767-771页

作者：梁森梁磊米鹏青岛理工大学青岛266033 宝鸡文理学院宝鸡721007

综述了近年来嵌入式共固化复合材料阻尼结构研究的最新进展,主要包括共固化工艺及其对粘弹性材料的要求、嵌入的阻尼材料及其薄膜的结构形式、理论分析研究的方法等。突出强调了结构功能一体化阻尼构件的最新研究成果,提出实际应用还需... 详细信息

综述了近年来嵌入式共固化复合材料阻尼结构研究的最新进展,主要包括共固化工艺及其对粘弹性材料的要求、嵌入的阻尼材料及其薄膜的结构形式、理论分析研究的方法等。突出强调了结构功能一体化阻尼构件的最新研究成果,提出实际应用还需继续研究解决的问题,为进一步探索轻质大阻尼复合材料构件的设计理论和制作工艺提供参考。

关键词：复合材料共固化工艺阻尼薄膜功能结构一体化粘弹性材料