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碳纤维增强树脂基复合材料与金属间电偶腐蚀研究进展

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复合材料学报 2025年

作者：黄梦瑶章骏张斯豪中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院

碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有比强度高、比模量高、耐疲劳性优良、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性，已广泛用于航空航天和各种武器装备。其中，CFRP与金属材料组成的混合结构适可用于多种复杂严苛的环境，具有广泛的... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有比强度高、比模量高、耐疲劳性优良、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性，已广泛用于航空航天和各种武器装备。其中，CFRP与金属材料组成的混合结构适可用于多种复杂严苛的环境，具有广泛的应用前景。然而，在实际使用中，CFRP不可避免地会与金属材料接触，由于CFRP具有较高的电极电势，与金属材料连接后，金属材料往往作为阳极发生加速腐蚀，从而引发电偶腐蚀问题。这种电偶腐蚀已成为以碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）为核心的现代宽体飞机结构面临的重大风险之一。因此，深入研究CFRP与金属间的电偶腐蚀行为，不仅能够为CFRP材料的设计与优化提供科学依据，还对其工程化应用具有重要意义。随着面向结构风险评估和防护系统设计的研究持续开展，CFRP与金属间的电偶腐蚀在腐蚀机制和防护技术领域的研究成果大量涌现。本文围绕CFRP为阴极的电偶腐蚀问题，对CFRP/金属间电偶腐蚀研究方法，影响电偶腐蚀的因素和腐蚀防护技术等方面的成果进行了综述。

关键词： CFRP 电偶腐蚀腐蚀机制防护技术表面处理

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民机复合材料液体成型技术研究与应用进展

合成纤维 2025年第1期54卷 40-46页

作者：陈秋云韩小勇陈俊林刘军肖杰中国商用飞机有限责任公司复合材料中心上海201324 东华大学材料科学与工程学院上海201620 东华大学分析测试中心上海201620

综述了民机复合材料的概况,主要包括VARI工艺在民机复合材料中的研究与应用进展,RTM工艺的研究与具体应用进展,RFI工艺在民机复合材料中的研究与应用进展,以及液体成型技术在民机领域的发展与展望。

关键词：民机复合材料液体成型技术应用

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民用飞机增材制造技术应用发展趋势

航空学报 2024年第5期45卷 70-89页

作者：司瑞陈勇中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211 中国商用飞机有限责任公司上海200436

增材制造(AM)在复杂结构一体化成形、缩短生产周期和提高材料利用率方面优势显著,已成为实现民用飞机结构快速设计验证、减重降本增效、敏捷航材支援及维修维护应用的重要技术。基于增材制造技术的发展历程,深入剖析了增材制造在民用飞... 详细信息

增材制造(AM)在复杂结构一体化成形、缩短生产周期和提高材料利用率方面优势显著,已成为实现民用飞机结构快速设计验证、减重降本增效、敏捷航材支援及维修维护应用的重要技术。基于增材制造技术的发展历程,深入剖析了增材制造在民用飞机领域的应用优势及现状,对材料工艺、质量控制、适航要求和经济性等方面的关键挑战进行了详细阐述,并结合增材制造材料供给能力、工艺装备及软件系统性能的提升、产业政策的支持和产业链条的逐渐完善讨论了增材制造技术应用机遇;基于未来发展需求,展望了民用飞机增材制造技术创新应用的发展趋势。

关键词：民用飞机增材制造轻量化结构一体化成形智能化制造

真空渗漏工艺缺陷对VARI成型复合材料质量及性能的影响

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复合材料学报 2014年第4期31卷 1046-1052页

作者：刘强赵龙卓鹏陈志平丛晶洁张璇中航复合材料有限责任公司北京101300 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211

分析了真空辅助树脂渗透(VARI)工艺系统真空对成型质量的重要性。通过在VARI工艺的进胶截门前、出胶截门后及进出胶截门之间3个区域分别设置渗漏点,调整渗漏点的大小控制真空渗漏的严重程度,对研制的不同渗漏位置以及不同渗漏严重程度... 详细信息

分析了真空辅助树脂渗透(VARI)工艺系统真空对成型质量的重要性。通过在VARI工艺的进胶截门前、出胶截门后及进出胶截门之间3个区域分别设置渗漏点,调整渗漏点的大小控制真空渗漏的严重程度,对研制的不同渗漏位置以及不同渗漏严重程度的试验件进行外观评价、厚度测试以及超声缺陷检测。并通过测试不同试验件的开孔压缩性能开展了工艺试验,得到了VARI工艺过程中真空渗漏的位置和程度对复合材料质量的影响:当系统真空出现轻微渗漏时,对VARI工艺成型复合材料制件的最终质量的影响需根据渗漏点进行判定;当系统真空出现严重渗漏时,对VARI工艺成型复合材料制件的最终质量有严重影响,与渗漏的部位无关;VARI工艺成型复合材料层合板的开孔压缩强度与制件的孔隙率成反比关系。

关键词： VARI 真空渗漏成型质量复合材料开孔压缩性能

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复合材料层压板低速冲击行为及剩余拉伸强度

北京航空航天大学学报 2021年第6期47卷 1220-1232页

作者：管清宇冯剑飞夏品奇吴光辉南京航空航天大学航空学院南京210016 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院复合材料中心上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院试验验证中心上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海201210

通过实验研究了复合材料层压板的低速冲击行为和剩余拉伸强度。首先,通过冲击实验研究了冲头类型和铺层形式对层压板冲击响应的影响,并通过凹坑深度、损伤投影面积、冲击力和冲击能量转化等对冲击损伤特性进行评估。其次,通过准静态拉... 详细信息

通过实验研究了复合材料层压板的低速冲击行为和剩余拉伸强度。首先,通过冲击实验研究了冲头类型和铺层形式对层压板冲击响应的影响,并通过凹坑深度、损伤投影面积、冲击力和冲击能量转化等对冲击损伤特性进行评估。其次,通过准静态拉伸实验调查了层压板的冲击后拉伸响应和剩余拉伸强度。最后,分析了冲头类型和铺层形式对层压板冲击行为和剩余拉伸强度的影响机理。结果表明:冲头类型对层压板冲击损伤的影响与冲击接触面投影面积和凹坑深度的函数关系密切相关;在较高的冲击能量下,条刃形冲头是造成损伤的关键冲击威胁,而立方角形冲头造成的损伤相对不严重;铺层形式对层压板的冲击损伤阻抗性能和拉伸断裂形貌有明显的影响。

关键词：复合材料层压板冲头形状冲击行为拉伸强度

航空复合材料多层蜂窝夹芯结构的空气耦合式超声检测技术研究

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复合材料科学与工程 2020年第9期 74-78,99页

作者：张继敏周晖刘奎中国商用飞机有限责任公司复合材料中心上海200436

采用基于穿透式异侧检测模式的空气耦合超声C扫描检测技术,对复合材料多层蜂窝夹芯结构进行无损检测研究。研究三层蜂窝垂直拼接固化后,蜂窝表面裸露状态下的空气耦合超声检测结果;同时研究三层蜂窝垂直拼接且粘接了表面蒙皮后的空气耦... 详细信息

采用基于穿透式异侧检测模式的空气耦合超声C扫描检测技术,对复合材料多层蜂窝夹芯结构进行无损检测研究。研究三层蜂窝垂直拼接固化后,蜂窝表面裸露状态下的空气耦合超声检测结果;同时研究三层蜂窝垂直拼接且粘接了表面蒙皮后的空气耦合超声检测结果,并与常规超声喷水穿透C扫描检测结果进行了对比分析。通过声束传播路径分析以及传统射线和CR检测,验证了空气耦合超声C扫描检测结果的适用性和可靠性。结果表明,在蜂窝表面裸露状态下的空气耦合超声检测无法实现全部粘接界面的脱粘检测,而在有表面蒙皮粘接的情况下,空气耦合超声检测方法相比于常规超声喷水穿透C扫描检测,可以不受蜂窝格拼接无法对齐影响,实现快速、有效地检测。

关键词：复合材料多层蜂窝夹芯结构拼接界面空气耦合式超声检测

碳纤维/环氧树脂复合材料层压板冲击凹坑的回弹特性

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复合材料学报 2020年第2期37卷 284-292页

作者：管清宇严文军吴光辉夏品奇南京航空航天大学航空学院南京210016 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院复合材料中心上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院结构强度技术研究所上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海201210

冲击凹坑的回弹特性对飞机复合材料结构低速冲击损伤的目视检出概率有至关重要的影响。采用T800碳纤维/M21环氧树脂复合材料单向预浸丝束自动铺贴和热压罐固化工艺制造了层压板试件。试件引入1 mm左右的冲击凹坑后分成4组,分别在室温环... 详细信息

冲击凹坑的回弹特性对飞机复合材料结构低速冲击损伤的目视检出概率有至关重要的影响。采用T800碳纤维/M21环氧树脂复合材料单向预浸丝束自动铺贴和热压罐固化工艺制造了层压板试件。试件引入1 mm左右的冲击凹坑后分成4组,分别在室温环境、湿热环境、重复载荷及湿热和重复载荷联合作用的条件下测量冲击凹坑在不同时间的回弹量,以研究湿热环境和重复载荷对冲击凹坑回弹的影响。结果表明:湿热环境可显著提高冲击凹坑的末期回弹量,但其影响过程较缓慢,因而对凹坑初始回弹速率影响不显著;重复载荷也可提高冲击凹坑末期回弹量,但其影响相对较小,其使冲击凹坑的初始回弹速率有明显提高;湿热环境和重复载荷联合作用对冲击凹坑末期回弹量的影响高于重复载荷和湿热环境的单独影响,凹坑初始回弹速率与重复载荷单独影响下几乎相同。

关键词：碳纤维/环氧树脂复合材料冲击凹坑回弹特性湿热环境重复载荷

叠层滑移工艺对M21C层压板力学性能的影响

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复合材料学报 2020年第5期37卷 1184-1190页

作者：胡江波薛向晨郑晓玲梁宪珠中航复合材料有限责任公司北京101300 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210

针对复合材料长桁毛坯制备的新工艺-叠层滑移工艺,考虑叠层滑移工艺的极限参数规划相关的力学性能试验矩阵,研究叠层滑移工艺对M21C层压板拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、短梁剪切性能、开孔压缩性能和面内剪切性能的影响。试验结果表明... 详细信息

针对复合材料长桁毛坯制备的新工艺-叠层滑移工艺,考虑叠层滑移工艺的极限参数规划相关的力学性能试验矩阵,研究叠层滑移工艺对M21C层压板拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、短梁剪切性能、开孔压缩性能和面内剪切性能的影响。试验结果表明:叠层滑移工艺对M21C层压板的开孔压缩性能无影响,拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、短梁剪切性能和面内剪切性能均会有一定程度的下降。

关键词：复合材料长桁毛坯制备热压成型叠层滑移工艺 M21C层压板力学性能

考虑气动弹性约束的复合材料支撑机翼优化设计

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复合材料学报 2014年第1期31卷 194-199页

作者：肖志鹏赵群徐吉峰中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211

基于遗传-敏度混合算法对复合材料支撑机翼开展考虑气动弹性约束的优化设计,并与常规机翼构型进行比较。在严重载荷状态下,以结构质量最小化为目标,以翼尖变形、屈曲稳定性和颤振速度为约束,设计复合材料机翼铺层和支撑结构参数,并研究... 详细信息

基于遗传-敏度混合算法对复合材料支撑机翼开展考虑气动弹性约束的优化设计,并与常规机翼构型进行比较。在严重载荷状态下,以结构质量最小化为目标,以翼尖变形、屈曲稳定性和颤振速度为约束,设计复合材料机翼铺层和支撑结构参数,并研究不同支撑点位置对于优化设计结果的影响。结果表明,复合材料支撑机翼构型能大幅减少弯曲方向上的铺层材料,有明显的减重优势。支撑点位置对于结构质量、屈曲稳定性和扭转刚度分布有较大影响,支撑结构的屈曲破坏在复合材料支撑机翼的结构设计中要引起重视。

关键词：复合材料气动弹性约束支撑机翼屈曲颤振混合算法