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复合材料构件预制体压实致密工艺研究

机械工程学报 2019年第9期55卷 191-197页

作者：胡培利单忠德刘云志刘丰侯卓健机械科学研究总院集团有限公司先进成形技术与装备国家重点实验室

为实现柔性导向三维织造复合材料构件预制体织造过程中结构的致密化,采用数字化压实致密系统对三维织造复合材料构件进行压实特性研究,测量并记录压实过程中压实位移、压实载荷及构件回弹量与成形工艺参数之间的作用规律,揭示了纤维体... 详细信息

为实现柔性导向三维织造复合材料构件预制体织造过程中结构的致密化,采用数字化压实致密系统对三维织造复合材料构件进行压实特性研究,测量并记录压实过程中压实位移、压实载荷及构件回弹量与成形工艺参数之间的作用规律,揭示了纤维体积分数与压缩应力的关系。研究表明数字化柔性导向三维织造复合材料构件致密化压实过程可分为低应力线性预压实、非线性过渡压实和高应力紧密压实三个阶段,并建立复合材料构件预制体结构致密化特性的理论公式。在压实致密过程中对构件进行保压处理,分析压实载荷与保压时间的关系,表明柔性导向三维织造构件的可压缩性随着织造层数的增多而逐渐降低,回弹量与织造层数正相关,平均每层纤维回弹量逐渐降低并趋于稳定。

关键词：复合材料构件数字化三维织造 Z向压实预制体回弹

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复合材料构件的细观破坏、反演分析

工程力学 2002年第3期19卷 30-33页

作者：曹志远唐寿高付志平同济大学工程力学与技术系固体力学教育部重点实验室上海200092

本文探讨一种将材料细观结构与构件宏观响应联系起来的直接算法。该法基于宏观计算，却给出细观力学量，并可反映材料细观结构特征，特别适用于复合材料构件的细观破坏与反演分析。

关键词：复合材料构件细观破坏反演分析细观元位移模式

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复合材料构件成型模具设计方法

南京航空航天大学学报 2009年第6期41卷 777-782页

作者：李桂东周来水南京航空航天大学机电学院南京210016

树脂基纤维增强复合材料构件成型模具根据其材料可分为金属模和复合材料模,金属模利用数控加工方式制造,复合材料模利用过渡模铺帖成型,因其特殊的结构和工艺性,其设计过程和方法有别于普通的机械零件成型模具。本文分析了复合材料构件... 详细信息

树脂基纤维增强复合材料构件成型模具根据其材料可分为金属模和复合材料模,金属模利用数控加工方式制造,复合材料模利用过渡模铺帖成型,因其特殊的结构和工艺性,其设计过程和方法有别于普通的机械零件成型模具。本文分析了复合材料构件模具结构及现有设计存在的问题,采用数字化设计的方法和流程,解决了成型曲面的可加工性检测、成型曲面的整体偏置以及模具支架的参数化设计等关键技术,开发了相应的设计系统。

关键词：复合材料构件模具设计数字化设计参数化设计

轻型飞机复合材料组合构件增强VARTM渗流机理与成型工艺研究

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轻型飞机复合材料组合构件增强VARTM渗流机理与成型工艺研究

作者：刘和华中南大学

学位级别：硕士

真空辅助树脂转移成型(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding,VARTM)工艺是一种低成本高效率的复合材料液体成型技术,成型质量优于手糊工艺而成本仅略有增加;与预浸料工艺相比,质量略低但是成本大幅降低,因此在复合材料航空零部件的... 详细信息

真空辅助树脂转移成型(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding,VARTM)工艺是一种低成本高效率的复合材料液体成型技术,成型质量优于手糊工艺而成本仅略有增加;与预浸料工艺相比,质量略低但是成本大幅降低,因此在复合材料航空零部件的制造方面潜力巨大。为进一步提升VARTM工艺成型质量,本文设计了一种增强装置,研究树脂渗流机理,揭示渗流规律,为优化VARTM工艺提供理论基础与技术依据。设计了一种VARTM工艺增强装置,可以在真空袋内外建立两个独立的密闭腔室。通过同时抽取内外腔室的空气使纤维预制件松弛,以加快树脂注入速度,提高充模效率。同时外部腔室也可以充入高压气体以提高树脂浸润速度,改善树脂的流动效果,制品尺寸精度更高,力学性能也更强。基于达西定律和不可压缩流体的连续性方程,分析了在外部加压的情况下树脂在纤维层垂直截面内的流动特性,建立树脂流动前沿渗透速度和纤维渗透率与压力梯度的数学关系。基于此,在微观层面,对树脂在不同纵向渗透率的纤维层内的渗流过程进行仿真,结果表明压力梯度越大,树脂体积分数越小;相同压力下同一层纤维内的树脂水平流速基本相同,垂直流速与垂直距离呈线性关系。在宏观层面,对各种不同试验条件下的复合材料层合板,机翼桁条,组合构件的充模过程进行仿真,仿真结果均与实验结果吻合良好。为验证增强VARTM工艺对复合材料制品质量的改进效果,实验研究了在不同外部压力条件下,复合材料层合板的各项性能参数,并与VARTM工艺进行比较,结果表明随着压力容器内的气压逐渐增大,层合板各项性能指标也逐渐提高。在1.6bar压力时,层合板的孔隙率低于1%,纤维体积分数达62%。采用VARTM工艺和增强VARTM工艺制造复合材料机翼桁条,测量了机翼桁条的充模效率,厚度及均匀性,弯曲强度,孔隙率和纤维体积分数等性能指标,结果表明增强VARTM工艺所制备的桁条厚度更薄,均匀性更好,其制备的T型桁条弯曲强度提高了13.95%,孔隙率和纤维体积分数也是最好的。进一步制作了尾翼蒙皮,对其在不同注入口位置和数量的条件下的充模过程进行仿真并进行相关实验,结果表明压力梯度与树脂体积分数呈负相关。最后将尾翼蒙皮与桁条结合,一体化制备了尾翼蒙皮与桁条的组合构件,并测试其弯曲强度,结果表明帽型桁条组合构件的最大弯曲力比T型桁条组合构件要高出10%以上。桁条缘板和蒙皮结合良好,弯曲断裂后未出现分层现象。图94幅,表7个,参考文献96篇

关键词： VARTM工艺碳纤维复合材料构件飞机零部件达西定律

复合材料构件制造关键基础科学问题——第248期“双清论坛”学术综述

同方学位论文库评论

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中国科学基金 2021年第5期35卷 764-773页

作者：贾振元赖一楠王福吉陈明李迎光湛利华顾伯洪徐春广林莉段玉岗叶鑫大连理工大学高性能制造研究所国家自然基金委员会工程与材料科学部上海交通大学机械与动力工程学院南京航空航天大学机电学院中南大学机电工程学院东华大学纺织学院北京理工大学机械与车辆学院大连理工大学无损检测研究所西安交通大学机械工程学院

基于国家自然科学基金委员会第248期"双清论坛",本文总结了我国复合材料构件制造研究及产业发展所面临的国家重大需求,探讨了复合材料构件制造基础与工程应用的研究现状、发展趋势及面对的挑战,凝炼了该研究领域急需关注和亟待解决的重... 详细信息

基于国家自然科学基金委员会第248期"双清论坛",本文总结了我国复合材料构件制造研究及产业发展所面临的国家重大需求,探讨了复合材料构件制造基础与工程应用的研究现状、发展趋势及面对的挑战,凝炼了该研究领域急需关注和亟待解决的重要基础科学问题,研讨了今后5～10年的科学基金重点资助方向。

关键词：复合材料构件制造技术基础研究

改进模糊综合评判法在复合材料构件成型工艺决策中的应用

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北京航空航天大学学报 2014年第10期40卷 1469-1476页

作者：贺龙梅中义北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

通过对原始模糊综合评判法的改进,使其能转化为计算机可操作的决策算法以解决飞机复合材料构件的成型工艺决策的问题,并且评判结果更加符合生产实际.将隶属度计算法引入评价矩阵确定环节,实现了计算机代替人力完成评价矩阵的确定,采用... 详细信息

通过对原始模糊综合评判法的改进,使其能转化为计算机可操作的决策算法以解决飞机复合材料构件的成型工艺决策的问题,并且评判结果更加符合生产实际.将隶属度计算法引入评价矩阵确定环节,实现了计算机代替人力完成评价矩阵的确定,采用为评价范围增加安全裕度的方法规避了原始模糊综合评判法的评价范围划分界限太绝对的问题,利用动态权重分配法和比率标度法相结合的方法实现了计算机自主进行权重分配,并且保证了分配结果切实符合用户实际偏好;以改进模糊综合评判法作为核心算法开发了复合材料构件计算机辅助成型工艺设计系统,并利用该系统进行了实际成型工艺决策,系统决策结果符合实际生产情况,表明了该方法在计算机辅助成型工艺决策应用方面的可行性和准确性.

关键词：复合材料构件成型工艺选择模糊综合评判法计算机辅助成型工艺选择评价矩阵权重分配

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复合材料构件成型模具的参数化设计

宇航材料工艺 2008年第6期38卷 10-14页

作者：张富官安鲁陵李汝鹏南京航空航天大学机电学院南京210016

文摘实现复合材料构件成型工装的快速设计对缩短生产准备时间、提高构件质量具有重要意义。本文分析了复合材料构件成型模具的结构和建模特点及要求,提取了结构各部分的设计参数;基于CATIA和CAA平台开发了复合材料构件成型模具设计系统... 详细信息

文摘实现复合材料构件成型工装的快速设计对缩短生产准备时间、提高构件质量具有重要意义。本文分析了复合材料构件成型模具的结构和建模特点及要求,提取了结构各部分的设计参数;基于CATIA和CAA平台开发了复合材料构件成型模具设计系统,并应用于飞机复合材料构件的成型模具设计中,验证了本文方法的可行性。

关键词：参数化设计复合材料构件成型模具 CATIA CAA

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复合材料构件模具材料选择模糊决策研究

宇航材料工艺 2006年第5期36卷 53-57页

作者：陈功周来水安鲁陵邓冬梅南京航空航天大学CAD/CAM工程研究中心

为了实现复合材料构件模具材料的计算机辅助决策,在分析研究复合材料构件模具材料选择的知识和经验的基础上,运用加权多因素模糊模式识别技术,同时结合基于规则的推理(RBR)技术和权重动态调整技术,实现了具有一定自适应功能的复合材料... 详细信息

为了实现复合材料构件模具材料的计算机辅助决策,在分析研究复合材料构件模具材料选择的知识和经验的基础上,运用加权多因素模糊模式识别技术,同时结合基于规则的推理(RBR)技术和权重动态调整技术,实现了具有一定自适应功能的复合材料构件模具材料选择模糊决策方法。实践表明,该决策方法能够很好地实现复合材料构件模具材料选用的快速智能化决策。

关键词：复合材料构件模具材料加权模糊模式识别 RBR 权重动态调整

复合材料构件成型过渡模CAD技术研究与开发

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复合材料构件成型过渡模CAD技术研究与开发

作者：陈光荣南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着CAD/CAM技术的发展,复合材料构件成型工艺装备的设计也采用了与飞机设计一样的环境。针对目前飞机复合材料构件过渡模设计难度大、效率不高等问题,本文研究了复合材料构件过渡模的CAD设计技术,开发了复合材料构件成型过渡模CAD系统... 详细信息

随着CAD/CAM技术的发展,复合材料构件成型工艺装备的设计也采用了与飞机设计一样的环境。针对目前飞机复合材料构件过渡模设计难度大、效率不高等问题,本文研究了复合材料构件过渡模的CAD设计技术,开发了复合材料构件成型过渡模CAD系统,用以帮助航空企业工装设计人员完成复合材料构件过渡模的快速设计,提高设计效率。本文工作总结如下:提出了复合材料构件成型过渡模的工艺基准平面的生成算法,为保证顺利脱模和避免过渡模型面加工干涉,设计了加工干涉检查及相应基准平面调整算法。设计了过渡模模体底面轮廓曲线自动生成算法,该算法以产品成型面的外轮廓在基准平面上的投影线为基础,采用遗传算法求取该投影线的最小面积包围盒,然后等距生成模体底面轮廓曲线。采用基于特征的参数化设计方法,对过渡模各组成零件设计了相应的参数化设计算法,实现了复合材料构件成型过渡模CAD系统。实例设计表明,该系统设计达到了开发目的。

关键词：复合材料构件过渡模具计算机辅助设计软件开发 CAD系统