复合材料热压罐成型模具设计研究
热压罐介绍
热压罐介绍 目录 热压罐概述 (2) 热压罐性能 (2) 控制系统的优越性 (3) 安全可靠性 (3) 提供多种选择性 (4) 主要技术参数 (4) 热压罐用途 (4) 热压罐工艺成型典型产品 (5)
热压罐概述 热压罐主要用于金属/非金属胶接结构件和树脂基高强度玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维和环氧树脂复合材料热压固化成型关键设备。该设备可在对复合材料产品抽真空的情况下，实现加温、加压固化成型。 热压罐是聚合物基复合材料构件制品成型的关键工艺设备。热压罐成型工艺是将复合材料毛坯、蜂窝夹心结构或胶接结构用真空袋密封在模具上，置于热压罐中，在真空（或非真空）的状态下，经过升温、加压、保温（中温或高温）保压、降温卸压过程，使其成为所需要形状和质量状态制品的成型工艺方法。热压罐成型工艺是广泛应用的复合材料结构、蜂窝夹心结构及金属或复合材料胶接结构的主要成型方法之一。材料成型时，利用热压罐提供的均匀温度和压力环境实现固化，所以可得到表面与内部质量较高，结构复杂，面积巨大的符合材料制作。 复合材料基体树脂的固化，除了与树脂分子结构有关，还与其它组分（固化剂，交联促进剂等）有关。外界条件--温度、压力和时间因素对固化起着重要作用，通常称这三个因素为主要工艺参数，一切热压罐成型工艺方法都要根据基体树脂的分子结构变化规律确定其相应的工艺参数，热压罐必须具备实现控制这些工艺参数的功能。 热压罐性能 我公司生产的热压罐温度、压力、真空的控制均满足符合波音BAC5621“K”、D6-56273“B”、D6-49327“E”和AMS2750“D”工艺标准、 我公司生产的热压罐可达到真空袋内工件、模具与罐内空气温度的统一性，有效控制工件不同位置的温差，工作温差能够控制在±0.5℃
复合材料英语
复合材料英语 复合材料专业术语 高性能的长纤维增强热塑性复合材料：（LF(R)T）Long Fiber Reinforced Thermoplastics 玻璃纤维毡增强热塑性复合材料：（GMT）Glass Mat Reinforced Thermoplastics 短玻纤热塑性颗粒材料：（LFT-G）Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules 长纤维增强热塑性复合材料：（LFT-D）Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct 玻纤：Glass Fiber 玄武岩纤维：Basalt Fibre （BF） 碳纤维：CFRP 芳纶纤维：AFRP ( Aramid Fiber) 添加剂：Additive 树脂传递模塑成型：（RTM）Resin Transfer Molding 热压罐：autoclave 热压罐成型：autoclave moulding 热塑性复合材料缠绕成型：filament winding of thermoplastic composite 热塑性复合材料滚压成型：roll forming of thermoplastic composite 热塑性复合材料拉挤成型：pultrusion of thermoplastic composite 热塑性复合材料热压罐/真空成型：thermoforming of thermoplastic composite 热塑性复合材料液压成型：hydroforming of thermoplastic composite 热塑性复合材料隔膜成型：diaphragm forming of thermoplastic composite 离心浇注成型：centrifugal casting moulding 泡沫贮树脂成型：foam reserve resin moulding 环氧树脂基复合材料：epoxy resin matrix composite 聚氨酯树脂基复合材料：polyurethane resin matrix composite 热塑性树脂基复合材料：thermoplastic resin matrix composite 玻璃纤维增强树脂基复合材料：glass fiber reinforced resin matrix composite 碳纤维增强树脂基复合材料：carbon fiber reinforced resin matrix composite 芳纶增强树脂基复合材料：aramid fiber reinforced resin matrix composite 混杂纤维增强树脂基复合材料：hybrid fiber reinforced resin matrix composite 树脂基复合材料层压板：resin matrix composite laminate 树脂基纤维层压板：resin matrix fiber laminate 树脂基纸层压板：resin matrix paper laminate 树脂基布层压板：resin matrix cloth laminate
先进复合材料真空袋,热压罐成型技术
先进复合材料真空袋,热压罐成型技术 真空袋/热压峨成塑技术是航空、航天领城应用最广泛的成型技术之一它能在宽广范圈内适应各种材料对加工工艺条件的要求。 真空级/热压罐成型的主要工艺流程 1.模具清理和脱棋剂涂抹。 脱棋荆一定要涂抹均匀.用量要严格控制，过少影响脱模，过多污染制品。 2.预浸料裁切与铺叠。 裁切与铺叠可采取人工操作.可采取机器辅助裁切与人工铺叠相结合.也可采取全自动方式裁切与铺叠。裁切按模板裁剪.要注意控制纤维方向偏差，一般不超过士1度。铺叠时要按照设计的铺层顺序和方向依次铺叠，同时要注意在接缝部位采取搭接形式.且各层接缝必须错开.要注意将顶浸料展平压实，尽量排除层间空气。 3真空袋组合系统制作和坯件装袋. 真空袋组合系统制作需要采用各种辅助材料.其中包括:真空袋材料(改性尼龙薄膜或聚酸胺薄膜).橡胶密封胶条.有孔或无孔隔离膜(聚四氟乙烯或改性氟塑料)。吸胶材料。透气材料.脱模布和周边胶条等。按图10-1所示顺序将坯件与各种辅助材料依次组合井装袋.形成真空组合系统。在组合过程中.吸胶材料的用量要精确计算.真空袋不宜过小或过大，以舒展为宜。装袋后应进行真空检漏.确认无误后.便可闭合锁锁热压罐门.升温固化。 1.真空袋. 2.透气材料. 3.压板0 4.有孔隔离层, 5.预浸料叠层， 6.有孔脱模布， 7.吸胶材料， 8.隔离薄面. 9.底模版.10.周边挡条.11.周边密封带112.热压罐金属基板。13.密封胶条，14.真空管路 3.固化。 各种树脂体系的固化制度，应根据各种不同树脂体系的固化反应特性和物理特性分别给予制定，要懊重考虑加压时机和关闭真空系统的时机。固化完毕要控制降温速率，以防止因降沮速度过快导致制品内部产生残余应力。 4.出罐脱模。
复合材料热压罐共固化的低成本工程
复合材料热压罐共固化的低成本工程 以热压罐成型技术为主制造的航空先进复合材料结构件在各类飞机制造上都不同程度进入了批量生产阶段，有的型号已生产了数百架份的先进复合材料结构件，并经过了十多年的使用考核，为进一步扩大先进复合材料在飞机上的应用提供了实用的工程经验。但我们必须清醒看到，先进复合材料的制造成本居高不下、批产中质量的不一致性、对先进复合材料特性缺乏足够的认识等仍然是阻碍先进复合材料在飞机上扩大应用的主要因素，这也是我国航空先进复合材料与先进国家航空复合材料应用差距巨大的问题所在。因此，立足现有的热压罐法，如何降低其制造成本是我们的当务之急，如选用工艺特性优良的树脂体系、国产辅助材料的采用、成型模具的结构优化以及过程细节的严格控制等，都可以在降低制造成本的同时，明显的提高制件的合格率。本课题针对先进复合材料共固化技术成型的产品，从材料开发、工艺优化、性能检测到售后服务等环节，以低成本为主导线，详细描述了一个热压罐共固化技术工程化的范例，达到了在热压罐成型方面明显降低制造成本的目的。 技术难点 复合材料共固化技术要进入工程化，必须从材料、工艺、检测和售后等环节入手，高产品质量与低制造成本并行研究，高生产效率与低缺陷率并行考虑，建立低成本、高质量、高效率和低缺陷的复合材料工程化制造体系，达到整个工程的低成本化、技术完整化。 先进复合材料共固化技术工程化要实现低制造成本必须攻克的技术难点主要有： （1）低成本的原材料货源和多品种预浸料的开发与储备； （2）共固化技术所需辅助材料的国产化研究； （3）共固化成型工艺的优化； （4）产品性能检测项目的合理性以及产品质量的保证； （5）先进复合材料制品缺陷修复手段和修复后的性能表征。 技术方案 1、多品种预浸料的开发 由于复合材料的基体用原材料性能不稳定，加上材料体系易受运输、保管等因素的影响，使得预浸料的工艺性能出现较大的差异，从而影响先进复合材料的内部质量。此外，先进复合材料件在固化过程中出现的某些局部缺陷，由于很难找到一种与之性能相当的树脂体系对其进行修复，构件因不能满足产品技术要求而无法使用，增加了构件的制造成本。 为提高和稳定先进复合材料的成型质量，降低先进复合材料的制造成本，我们根据不同的复合材料结构件研制开发了中高温度固化、韧性不同的NY9200环氧树脂体系，原材料均为国产，价廉易购；其配制工艺简单，质量稳定，可用于湿法或干法预浸，无污染，易工程
复合材料热压罐成型模具设计研究
随着复合材料在飞机结构件上用量的逐步增加，零件越来越大而复杂，并逐步使用到主承力件上，这对复合材料制件的质量提出了更高的要求。因复合材料制件的固化成型特点，其质量在很大程度上取决于成型模具的质量，而高质量的模具来源于科学、合理的设计，特别是对于大型模具，除模具质量对制件质量的影响外，模具的尺寸、重量对模具成本以及复材制件的总制造成本有很大影响。 通过对复合材料热压罐成型模具的设计、制造、转运及使用验证等工程研究及分析，结合复材模具设计的经验方法，归纳出以下几点模具设计原则。 满足制件结构及工艺要求 在设计复合材料成型模具前，要对制件的设计输入进行充分分析，以产生模具结构的初步概念。 （1）分析制件的工程结构。通常有壁板、梁、肋、长桁、接头、以及整体盒段等结构形式。根据制件结构形式，可对模具有个大致概念，壁板常为大型框架结构；梁一般较长，常有阴模、阳模形式（图1、图2）；长桁一般为细长结构；整体盒段一般需上下合模。 （2）分析制件的工程界面。是否有气动面、装配面、胶接面等，一般情况下可确定这些面为贴膜面；但如果这些面结构较复杂时，设计可考虑在工程界面侧添加补偿层，此时贴膜面可设计在工程界面的背面。 （3）分析制件的质量要求。制件的外形轮廓尺寸精度直接影响到模具的质量要求及成本，可通过设计合理的模具结构、定位方法及加工方法来达到精度要求。 （4）分析制件的成型工艺方法，是共固化、共胶接还是二次交接（图3）。共固化中，所有层为湿铺层一次进罐，需要较多模具组合到一起同时使用，通常整套模具较复杂；共胶接为干湿件进罐固化，需要一部分零件的成型模具，及已固化零件与湿铺层二次进罐固化的模具；二次胶接时所有零件已固化，通过胶膜把他们固化到一起，需要所有零
热压罐
一、前言 复合材料制备技术随着复合材料专业的发展也在不断的发展和完善。至今为止，已有的复合材料制备技术有： 手糊成型工艺 RTM技术 喷射成型工艺 层压成型工艺 纤维缠绕制品成型技术 挤压成型工艺 二、概述 热压罐可用于金属/非金属胶接构件和树脂基高强度玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维等复合材料制品。如飞机舱门、整流罩、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等。 1、采用无齿三环结构门 罐门与罐体贴合后无需旋转，靠第三环卡紧。罐门开关无阻碍。 三环式结构门------活动门与固定门间不旋转，靠第三环卡紧密封，密封圈在开关门时不会受摩擦磨损。 门环无齿结构-----开关门不用对中(不像齿环结构门要求对中，和会因罐体椭圆变形、活动门下坠造成齿槽卡死，干扰门的开关密封)。 2、折叠罐门采用自力密封圈 罐门密封圈依靠热压罐内压缩气体密封，密封圈不受外力挤压。 由于罐门锁紧不需旋转，密封圈不会受到摩擦磨损。3、折叠密封圈有专门的冷却系统 中航泰达采用的密封圈材料是目前世界上最好的密封圈材料，可承受200°C的高温。 为确保密封圈不受热损伤，中航泰达为工作温度到达
200°C以上的热压罐配备有密封圈冷却系统，以使密封垫圈在高温下有较长的寿命。 4、折叠独特的加热系统 由带翅片的多层加热管组成的加热器被布置在离心风机进风口端 使循环气体与加热器间进行充分地热交换，有很好的热交换效果，热能的利用率高。 5、折叠采用雾化水预冷 预冷时，压缩空气对冷却水进行雾化。在压缩气体作用下，雾化水能像气体一样均匀地进入到热压罐冷却器各管道内，使冷却器各部降温速率一致，使冷却器水排受到的热冲击小，热变形小，且能高精度地控制热压罐的冷却速率。6、折叠专门的计算软件 用于风机叶片曲面设计和抽风筒、风道的设计 温度一致性高，可达±1℃ 7、可采用DCS控制系统 DCS控制系统的容量大，控制可靠，安全 特别适用于大型热压罐 三、作用 热压罐广泛应用于航天、电子、兵器、交通、体育装备和新型能源等高技术领域。我公司研制的热压罐具有温度和压力控制精度高、结构安全可靠、系统稳定性好、能耗低、操作和维护简单等优点。实现了模块化和系列化，可满足不同领域、不同工艺和不同规格的需求。 四、工艺产品 飞机结构符合材料（如机翼和尾翼）、卫星与运载火箭结构件（太阳能电池基板、夹层结构板、卫星接口支架、火箭整流罩）、汽车（引擎盖、尾翼）、运动器材（如网球拍、
浅析先进复合材料热压罐成型固化仿真技术研究进展
浅析先进复合材料热压罐成型固化仿真 技术研究进展 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 先进树脂基复合材料因具有高比强度、高比模量、可设计性强、耐腐蚀、抗疲劳、易于整体成型等优异的综合性能，广泛应用于航空、航天等领域。热压罐工艺是航空航天飞行器用复合材料的重要制备方法之一。复合材料热压罐成型工艺中热压罐内高温高压气体作用下复合材料和复合材料构件同时成型，工艺过程中复合材料涉及热和压力在多相材料体系即工装、模具、辅助材料、纤维与树脂复合体系等之间复杂的相互作用，当材料类型及复合材料构件形式等改变后，工装、模具、工艺参数等往往需要重新设计优化。传统的“试错法”研发模式从试样到缩比件到试验件需要经过反复多次试验，研究费用高，复合材料制造质量的可控性差，制件合格率低，制约复合材料研制效率和应用。 美国政府和波音公司在2001~2004年共同实施快速插入复合材料(AIM-C)计划，在充分的应用基础研究前提下，建立新材料或已有材料新应用的设计知识
库，采用数值模拟技术改进传统“积木式”验证分析方法，提高验证分析效率，支撑新型树脂基复合材料在飞行器结构上的快速、可靠应用，缩短复合材料应用时间40%~50%，降低成本33%。中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司开展了数字化技术在复合材料构件研制中的应用研究，旨在建立复合材料构件从设计、制造、检测等过程的数字化设计、制造一体化体系，实现复合材料研制过程的仿真和数字量传递，提高研制效率。高效质量可控的树脂基复合材料构件制备的关键在于工艺、工装及模具等方案的优化，在工艺过程物理化学作用机制基础上，建立数值模拟方法，深入分析各种因素对复合材料成型质量影响规律，揭示缺陷形成机制，基于数值模拟技术的复合材料构件虚拟制造可为工装、工艺设计与优化提供依据，为先进复合材料研制模式从传统的试错或积木式验证向数字化制造模式转变提供了有力的技术支撑。 复合材料热压罐成型固化仿真技术 热压罐成型工艺原理，根据热、压力传递特点，可以归纳为热压罐内压缩气体与固体材料之间的交互作用和纤维与树脂复合体系内的物理化学作用，而纤维与树脂复合体系内部物理化学作用可分为热传导/固化反应行为和树脂流动/纤维密实行为。热压工艺树
热压罐成型法简介
09.11.10 1 概述 热压罐(HotAirAutoelave或简写Atitoelave)是一种针对聚合物基复合材料成型工艺特点的工艺设备，使用这种设备进行成型工艺的方法叫热压罐法[崔盛瑞]。热压罐成型法是制造连续纤维增强热固性复合材料制件的主要方法[戴夫]，目前广泛应用于先进复合材料结构、蜂窝夹层结构及金属或复合材料胶接结构的成型中[何颖]。材料成型时，利用热压罐内同时提供的均匀温度和均布压力而固化，所以可得到表面与内部质量高，形状复杂，面积巨大的复合材料制件.我国的西安飞机制造公司于八十年代末同德国的肖尔茨机械工程公司公司联合设计分体加工制造了国内航空工厂最大规格的热压罐。[崔盛瑞] 2 热压罐成型法简介[马军] 热压罐成型法是目前国内外广泛采用的工艺方法之一，主要用于大尺寸、外形较复杂的航空、航天FRP构件的制造，如蒙皮件、肋、框、各种壁板件、地板及整流罩。热压罐成型法也有一定的局限性，结构很复杂的构件，用该方法成型有一定困难。同时此法对模具的设计技术要求很高，模具必须有良好的导热性、热态刚性和气密性。 2.1 基本原理 将预浸料按铺层要求铺放于模具上，并密封在真空袋中后放入热压罐中，经过热压罐设备加温、加压，完成材料固化反应，使预浸料坯件成为所需形状和满足质量要求的构件的工艺方法。 2.2 工艺特点 热压罐成型法是FRP构件的最常用成型方法，可成型夹层结构件和层压板构件，也可成型组合构件和胶接构件。 目前适用于热压罐中温成型复合材料的模具主要有以下几种[何颖]:铝模具、钢模具、碳纤维/环氧树脂复合材料模具。总的来说,对于尺寸精度配合要求较高、而且产量不大的复合材料构件可用碳纤维/环氧复合材料模具;对于尺寸精度要求不太高的构件或平板产品,铝制模具最为适用;当产品批量大,尺寸精度要求较高的构件,选择钢制模具最为经济、实用。 2.3 基本工艺参数[崔盛瑞]
碳纤维热压罐
标题：碳纤维热压罐设备 关键词：碳纤维热压罐设备 碳纤维热压罐设备是用于固化热固性预浸料的最常用方法。热固性复合材料的固化涉及机械和化学过程。在机械上，施加压力以去除滞留的空气和挥发物，并固结各个帘布层和纤维。化学上，必须引发交联反应并使其完成以形成刚性基质。交联通常通过加热来引发，尽管也可以通过暴露于紫外线，微波或高能电子（电子束固化）来引发。 碳纤维热压罐设备工艺中，高压和热通过热压罐气氛施加到零件上，真空袋用于施加附加压力并保护层压板免受真空碳纤维热压罐气体的侵害。特定应用的固化周期通常是凭经验确定的，因此，可以针对单一材料系统开发几个固化周期，以解决层压板厚度的差异或优化固化零件的特定性能。 成品复合材料的质量在很大程度上取决于固化周期。固化周期的变化，有时甚至是明显的微小变化，都会对层压板的性能产生负面影响。热压罐技术的进步，包括现代控制系统以及新的风道和加热器配置，正在导致复合材料质量的整体提高。 在固化过程中直接监控树脂性能的新方法有望完全闭合控制回路，使碳纤维热压罐设备能够实时适应固化条件。 典型的碳纤维热压罐设备固化周期为两步过程。首先，在温度升高到中间水平并保持一小段时间的同时施加真空和压力。热量降低了树脂的粘度，使其流动并更容易使残留的空气和挥发物逸出。树脂在此阶段也开始润湿纤
维。在第二次升温中，将温度升高到最终固化温度，并保持足够长的时间以完成固化反应。在此步骤中，粘度继续下降，但是预设的温度上升速率和保持时间随后将粘度稳定在允许充分固结和纤维润湿的水平，同时避免了过多的流动和随后的树脂不足。这些控制因素也减慢了反应速度，从而防止了放热聚合过程中产生过多的热量。
复合材料热压罐成型模具设计研究
复合材料热压罐成型模具设计研究随着复合材料在飞机结构件上用量的逐步增加，零件越来越大而复杂，并逐步使用到主承力件上，这对复合材料制件的质量提出了更高的要求。因复合材料制件的固化成型特点，其质量在很大程度上取决于成型模具的质量，而高质量的模具来源于科学、合理的设计，特别是对于大型模具，除模具质量对制件质量的影响外，模具的尺寸、重量对模具成本以及复材制件的总制造成本有很大影响。 通过对复合材料热压罐成型模具的设计、制造、转运及使用验证等工程研究及分析，结合复材模具设计的经验方法，归纳出以下几点模具设计原则。 满足制件结构及工艺要求 在设计复合材料成型模具前，要对制件的设计输入进行充分分析，以产生模具结构的初步概念。 （1）分析制件的工程结构。通常有壁板、梁、肋、长桁、接头、以及整体盒段等结构形式。根据制件结构形式，可对模具有个大致概念，壁板常为大型框架结构；梁一般较长，常有阴模、阳模形式（图1、图2）；长桁一般为细长结构；整体盒段一般需上下合模。
（2）分析制件的工程界面。是否有气动面、装配面、胶接面等，一般情况下可确定这些面为贴膜面；但如果这些面结构较复杂时，设计可考虑在工程界面侧添加补偿层，此时贴膜面可设计在工程界面的背面。 （3）分析制件的质量要求。制件的外形轮廓尺寸精度直接影响到模具的质量要求及成本，可通过设计合理的模具结构、定位方法及加工方法来达到精度要求。
（4）分析制件的成型工艺方法，是共固化、共胶接还是二次交接（图3）。共固化中，所有层为湿铺层一次进罐，需要较多模具组合到一起同时使用，通常整套模具较复杂；共胶接为干湿件进罐固化，需要一部分零件的成型模具，及已固化零件与湿铺层二次进罐固化的模具；二次胶接时所有零件已固化，通过胶膜把他们固化到一起，需要所有零件的成型模以及二次胶接的定位模具。 模具材料的选择 用作复合材料成型模具的材料主要有普通钢、INVAR钢、复合材料（双马和环氧树脂）、铝等。通常根据材料的性能（主要是高温下的热膨胀系数）、成本、周期及使用次数来选择，见表1。 对于机身、翼面、舵面等大尺寸、大曲率的模具，通常选择INVAR钢，对于一些配合要求高的梁、肋、长桁等也常选择INVAR钢；对于铺丝需要回转的工装，考虑到重量因素，复合材料模具是一个不
热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究
热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究 发表时间：2018-09-29T10:56:03.590Z 来源：《防护工程》2018年第10期作者：李贺[导读] 结果表明，通过实验的自主设计，可以有效掌握热压成形工艺数值模拟方法和工艺原理，为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径。 李贺 航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150066 摘要：先进树脂基复合材料热压罐成形工艺模拟特色实验，以自主开发的热压罐工艺成形工艺数值模拟平台为基础，基于计算机模拟的热压罐工艺理论分析，掌握复合材料热压工艺过程复杂的物理化学变化及其对复合材料成形质量的影响，提升实验设计及分析能力，深入理解热压罐成形原理和工艺控制理论。结果表明，通过实验的自主设计，可以有效掌握热压成形工艺数值模拟方法和工艺原理，为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径。 关键词：树脂基复合材料热压罐工艺实验 1引言 复合材料热压成型工艺模拟软件平台是在多个国家级重点基础项目支撑下，基于实验和数值理论方法，建立的复合材料热压成型过程数字化模拟与工艺评价平台，对于缩短复合材料研制周期、提高制件质量可靠性、改变传统的复合材料研制模式（试错法和经验法），具有重要的意义[7-8]。基于软件平台，自主设计改变材料、工艺、结构因素，分析制件内温度、固化度、树脂压力、纤维体积分数等分布及变化规律，对于深入理解热压罐成形原理和工艺控制理论，提升实验设计及分析能力具有重要意义，同时为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径。 2 实验方案 在树脂基体工艺特性分析基础上，设计三组工艺参数（T-t，P-t），基于复合材料热压成型过程数值模拟平台，针对等厚层板计算不同工艺条件下层板内纤维体积分数及其分布，根据制备层板的纤维体积分数判定工艺参数的合理性，理解工艺参数对于成型过程的重要性；工艺参数不变，改变铺层方式，考察层板内纤维体积分数及其分布，了解铺层方式对成型过程的影响；改变材料体系，了解不同材料体系工艺特性的区别。 3 实验案例 3.1 复合材料热压罐成形热传导/树脂固化反应过程数值模拟 （1）实验问题的详细描述。 以30层玻纤布/环氧层板为对象，层板尺寸为100×100 mm，初始厚度为3.86 mm，初始纤维体积分数59%，平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向温差。 温度制度：从室温以2 ℃/min上升到 130 ℃并保温60 min，然后再以2 ℃/min从130 ℃升到180 ℃并保温30 min，然后自然冷却。（2）分析问题，确定材料参数[7]等。 （3）建立研究问题的几何模型。 平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向温差，且上下面板对称加热。因此，取层板厚度的一半建模，平面尺寸可以为厚度的数倍。长度单位：mm。 （4）建立边界条件。 初始条件：预浸料叠层初始温度设置298K，固化度为非零极小数，如0.000001。上边界（AB）：设定工艺温度，即为随时间变化的温度曲线。 左右边（AC和BD）：对称边界，温度T的法向梯度为零。 底边界（CD）：层板中心面为对称边界，温度T的法向梯度为零。 （5）网格剖分，建立有限元网格模型。 分析区域为规则四边形，采用四节点四边形结构化（structure）单元进行网格划分，X，Y方向分别划分20个单元。（6）退出前处理软件Gid，运行exe文件，开始计算求解。 （7）计算结果处理分析。 3.2 复合材料热压罐成形树脂流动/纤维密实过程数值模拟 （1）实验问题的详细描述。 以30层玻纤/环氧层板为对象，预浸料上下表面对称吸胶，且吸胶材料铺放量足够多，树脂凝胶之前吸胶材料未达到饱和状态，层板四周有挡条约束，使其不发生平面内的树脂流动，且平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向流动。材料体系：玻纤/环氧；层板尺寸：100×100 mm；初始厚度为3.86 mm；初始纤维体积分数59%； 工艺制度：从室温以2 ℃/min上升到130 ℃并保温60 min，然后再以2 ℃/min从130 ℃升到180 ℃并保温30 min，然后自然冷却；在130 ℃保温30 min时刻施加0.4 MPa压力。 （2）分析问题，确定材料参数[7]，边界条件等。 （3）建立研究问题的几何模型。 平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向流动，且层板为对称吸胶。因此，取层板厚度的一半建模，平面尺寸可以为厚度的数倍。长度单位：mm。 （4）建立边界条件。 上边界（AB）：施加外加压力F=Pa为均布力，同时上边界为吸胶边界，液体出口压力为P=0（相对大气压），在压力作用下，预浸料叠层发生变形，UV无约束。 左右边（AC和BD）：对称边界，垂直边界的法向压力梯度为零，平面位移为零。
复合材料技术报告
航空预浸料- 热压罐工艺复合材料技术应用概况 发布时间：2011-11-23 15:34:27 先进复合材料自问世以来，由于其轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等诸多优势，一直在航空材料领域得到重视。随着近几十年来的发展，尤其是最近10年在大型飞机上井喷式的应用，先进复材料已经证明了其在未来航空领域的重要地位，它在飞机上的用量和应用部位也已经成为衡量飞结构先进性的重要标志之一[1] 如目前代表世界最先进战机的美国F-22 和F-35，其复合材料占机结构重量达到了26%（F-22 机身、机翼、襟翼、垂尾、副翼、口盖、起落架舱门；F-35 机身翼进气道、操纵面、副翼、垂尾），欧洲EF-2000 战机更是达到了35%~40%（机翼、垂尾、方向舵[2] ；民机领域的两大巨头波音和空客，在其最新型的大型客机波音787、A350XWB 机型中，大幅使用复合材料，分别达到50% 和52%[3],在机身主承力结构中，除一些特殊需要外，基本上实现了全复合材料化。 从当前的复合材料应用来看，航空复合材料具备以下几个方面的特点：在材料方面，飞主承力结构应用高韧性复合材料；在工艺方面，呈现出以预浸料- 热压罐工艺为主，积极开发液体成型工艺及其他低成本成型工艺的态势，对复合材料构件的制造综合考虑性能/ 成本因机[4]设计理念的广泛认知，复合材料已逐渐在主承力结构上站稳了脚跟，而且，为了进一步将复合材料的优点充分发挥，飞机结构设计越来越趋向于整体化和大型化。复合材料在主承力结构上的应用技术是体现航空复合材料水平及应用程度的重要标志。目前复合材料主承力构件仍是以预浸料- 热压罐工艺为主。基于此，本文旨在介绍目前与航空预浸料- 热压罐工艺相关的复合材料技术。 主承力结构用预浸料 1 高性能复合材料体系 “计是主导，材料是基础，工艺是关键”[5]复合材料的制造技术与材料的发展息息相关。航空预浸料-热压罐工艺高性能复合材料到目前已经历了3个阶段。 第一阶段的复合材料采用通用T300 级碳纤维和未增韧热固性树脂，具有明显的脆性材料特征，主要用于飞机承力较小的结构件。第二善，应用范围扩大到垂尾、方向舵和平尾等部件。第三阶段的复合材料为高韧性复合材料，其应用扩大到机材料应用于飞机主承力结构，波音公司首先提出了高韧性复合材料预浸料标准BMS8-276，概述了主承力结构复合材料性能目标，并提出采用冲击后压缩强度