艙段用碳纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其整體成型工藝.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料以其高比強(qiáng)度和高彈性模量、可設(shè)計性強(qiáng)、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好以及便于大面積整體成型的獨特優(yōu)點,已經(jīng)在航空、航天等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。熱壓罐-鋪層技術(shù)是現(xiàn)階段航空、航天復(fù)合材料構(gòu)件的主要成型方法,但使用該技術(shù)對航天領(lǐng)域大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)艙段進(jìn)行整體成型的相關(guān)工藝研究很少。本文則針對這些問題,進(jìn)行了較為深入的研究。
  碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料艙段由碳纖維增強(qiáng)材料和樹脂基體兩部分組成。在本課題的研究中,

2、選取T70012K碳纖維和T3001K碳布作為增強(qiáng)材料,使用616環(huán)氧樹脂和AG-80環(huán)氧樹脂作為樹脂體系的基體樹脂。復(fù)合材料艙段整體成型工藝主要包括樹脂膠配制工藝、碳纖維預(yù)浸料制備工藝、艙段鋪層工藝、整體成型工藝和固化工藝等組成,本文重點對其中的樹脂改性、固化制度、鋪層設(shè)計等相關(guān)問題進(jìn)行研究。
  本文研究了熱塑性樹脂PEK-C對616環(huán)氧樹脂和AG-80環(huán)氧樹脂體系的改性效果,制備了環(huán)氧樹脂基體澆鑄體并對其性能進(jìn)行了測試。結(jié)果

3、表明經(jīng)改性后的樹脂體系具有優(yōu)異的耐高溫性能,其力學(xué)性能能夠滿足設(shè)計要求,可以用于高性能復(fù)合艙段的成型。
  運用樹脂體系T-β圖外推法和固化動力學(xué)原理近似獲得復(fù)合材料艙段的固化制度,使用該固化制度按國家標(biāo)準(zhǔn)制備相應(yīng)的性能試樣,并進(jìn)行試驗檢測。使用經(jīng)典層合板理論對艙段的力學(xué)性能進(jìn)行了計算,通過對艙段性能實測值和計算值的對比分析,表明經(jīng)典層合板理論可以對整體的力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測,為整體艙段的鋪層工藝設(shè)計提供參考依據(jù),同時也驗證了該固化制

4、度對艙段固化成型的適用性。
  硅橡膠軟膜材料在高溫條件下具有良好的熱膨脹性能,能夠在艙段固化過程中為艙段內(nèi)型面、犄角等不易加壓的部位提供壓力,使艙段固化的表觀尺寸可以達(dá)到使用要求。本文對硅橡膠線膨脹系數(shù)和體積膨脹系數(shù)關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo),得到硅橡膠加熱條件下尺寸和對艙段壓力與溫度變化的關(guān)系。
  根據(jù)整體艙段結(jié)構(gòu)特點設(shè)計了艙段的成型工藝。把艙段分為蒙皮、大端框、小端框、縱向筋、環(huán)向筋、窗口等六個部分,蒙皮分為外蒙皮和內(nèi)蒙皮兩部分

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