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热压机:复合材料热压罐整体成型过程分层扩展行为
2021.08.05
    对于近年来飞机上广泛应用的复合材料整体化结构,往往根据结构形式和成型质量要求而选择共固化、胶接共固化、二次胶接等热压成型工艺以及液体成型工艺。在胶接共固化和二次胶接工艺中,需要多次进罐,多次固化。在这个过程中,相当于经历了多次热疲劳过程,有研究表明,复合材料缺陷在热载荷循环作用下以横向层间微裂纹和层间分层形式进行扩展。因此,在复合材料整体成型过程中,有可能因复合材料结构因素和成型过程中的温度场、压力场等因素对已固化层板中存在的原有缺陷产生影响,使原有缺陷扩展而导致制件报废,严重时会造成重大的经济损失。目前对分层的研究绝大多数都是对构件在成型后在外加载荷作用下的一种损伤和破坏形式的研究,但关于复合材料在成型过程中产生的分层缺陷扩展行为及成因相关研究较少。本文针对复合材料构件热压罐成型过程中常见的分层缺陷系统开展复合材料整体成型过程分层扩展行为实验研究。

层合板固化成型前,铺叠过程中在特定位置预埋入隔离纸(厚度0.12 mm,∅25 mm)模拟分层缺陷,铺层方式为[45/-45[0/90/45/-45]s]s,夹杂材料放置在第7、8层的+45/-45间,层板大小200 mm×150 mm×2.5 mm。固化成型后处理高温度为195 ℃。为模拟整体成型过程中温度对分层的影响,选用的温度制度为从室温升温至105~115 ℃,保温10 min→185 ℃(或205、220、235 ℃),保温3 h→70 ℃,升温速率1.5 ℃/min。

根据GB/T 2568—1995(或ASTM D 638M—82)测试QY8911基体在不同温度下拉伸强度、拉伸模量。根据HB 7402—96(碳纤维复合材料层合板Ⅰ型层间断裂韧性GⅠC试验方法)测试干态条件下温度变化对碳纤维/QY8911层合板Ⅰ型层间断裂韧性的影响。

(2)试验结果与讨论

对于T300/QY8911体系,各复合材料元件(如筋条和蒙皮)在一次固化成型中的固化温度为185 ℃,后处理温度为195 ℃,选择185、205、220、235 ℃ 4个不同的温度作为整体成型工艺的上限温度,研究了温度对分层缺陷的影响,C扫描结果如图1所示。

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