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连续芳纶/环氧复合材料双曲率波纹芯材成型工艺研究

2021-06-21何可馨苏震宇宋克尧

科技与创新 2021年11期

何可馨,苏震宇,周 翔,宋克尧

(1.中国航空制造技术研究院复材中心,北京101300;2.中航复合材料有限责任公司,北京101300;3.上海交通大学,上海200240)

复合材料以比强度、比刚度高[1]、可设计性强等特点,已在许多重要的工程结构中得到广泛应用。复合材料芯材一直是复合材料夹层结构研究的重要领域。传统芯材种类有泡沫[2-3]、蜂窝[4-5]等。作为新型芯材,复合材料等距折叠结构,即折叠芯材,是一种用于轻质夹层结构,使结构具有比强度高、比刚度大和良好的吸能性等特点,有望取代传统蜂窝夹层结构作为航空航天器的主承力结构材料。折叠芯材一般用较厚、密度较小的材料,采用折纸方法由平面薄片材料折叠得到,大多为可展开为平面的单曲率芯材[6-7],而以芳纶预浸料为原始材料具有双曲率曲面的波纹型折叠芯材的相关连续制造研究国内外鲜少有公开报道。

1 实验部分

1.1 原材料

044B/BA9918织物预浸料:含胶量(50±3)%,单层厚度为(0.18±0.02)mm,由中航复合材料有限责任公司生产。

1.2 结构介绍

所用成型工装如图1所示,尺寸为245 mm×218 mm。所研制波纹芯材纵向波峰至波谷高度差15 mm,一个横向波纹周期为40 mm,铺层为[(0/90)]s。

图1 成型工装

1.3 固化工艺

固化工艺:室温下抽真空至-0.095 MPa以下,加压至(0.6±0.025)MPa后卸真空至0 MPa,通大气,然后升温至(180±5)℃,保温3 h,带压冷却至模具最高温度70℃以下出罐。升、降温速率小于等于1.5℃/min。

2 成型工艺难点及解决措施

2.1 成型工艺难点

双曲率波纹型折叠芯材为比较新颖的一种设计,为了强度需求不允许预浸料拼接或搭接,不允许剪口,只能用整张预浸料进行连续制造。……

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