复合材料曲面结构件成型工艺对性能影响研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20241128.018

复合材料科学与工程 ›› 2024, Vol. 0 ›› Issue (11): 127-132.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20241128.018

复合材料曲面结构件成型工艺对性能影响研究

孔娜^1,2, 王希杰^1,2, 李英志^1,2, 苟凯^1,2, 王增加^1,2

1.西安康本材料有限公司,西安 710089;
2.高性能碳纤维制造及应用国家地方联合工程研究中心,西安 710089

收稿日期:2023-08-22 出版日期:2024-11-28 发布日期:2025-01-14
作者简介:孔娜(1992—),女,学士,中级工程师,主要从事碳纤维复合材料设计及研制方面的研究,15091762021@163.com。

Study on the influence of moulding process on the performance of composite curved structural parts

KONG Na^1,2, WANG Xijie^1,2, LI Yingzhi^1,2, GOU Kai^1,2, WANG Zengjia^1,2

1. Xi’an Carbon Materials Co., Ltd., Xi’an 710089, China;
2. National and Local Union Engineering Research Center of High-performance Carbon Fiber Manufacture and Application, Xi’an 710089, China

Received:2023-08-22 Online:2024-11-28 Published:2025-01-14

摘要/Abstract

摘要： 通过对无人机翼肋和隔框两种曲面结构件的研制及试验验证,研究成型工艺对复合材料曲面结构件的性能影响。为实现无人机轻量化需求,翼肋采用复合材料泡沫夹芯结构,其外轮廓为曲面,翼肋腹板有减重孔及连接孔,根据翼肋结构在复合材料泡沫夹芯面板上加工预制体,对于预制体边缘泡沫裸露区域,分别采用无封边、碳布封边、胶膜封边三种成型工艺制得翼肋。分别在气动力载荷与蒙皮张紧力载荷的作用下进行试验,并通过ABAQUS有限元分析软件平台进行位移数值分析,获得三种成型工艺的翼肋在两种载荷作用下的变形对比。结果表明,碳布与胶膜可以对复合材料曲面结构件的泡沫芯材起到保护作用,其中碳布封边的翼肋,即整体包覆式复合材料泡沫夹芯结构翼肋的强度和刚度最高。通过对机身隔框结构件的研制,进一步验证整体包覆式复合材料泡沫夹芯结构件的技术可行性。

关键词: 复合材料, 曲面结构, 翼肋, 隔框, 成型工艺

Abstract: Through the research and development and test verification of two kinds of curved structural parts of drone rib and bulkhead, the influence of molding process on the performance of composite curved structural parts is studied. To meet the lightweight requirements of drones, the rib adopts a composite foam sandwich structure of the curved external surface. The web-type rib has weight reduction holes and connecting holes on it. According to the rib structure, the prefabricated body is processed on the composite foam sandwich panel. The ribs are made by three moulding processes of unsealed edge, edge sealing with carbon cloth and edge sealing with film adhesive on the exposed foam area at the edge of the prefabricated body. The ribs are tested under aerodynamic load and skin tension load respectively. In addition, the displacement numerical analysis is carried out by ABAQUS finite element analysis software platform, so as to conduct the deformation comparison of the wings under the two loads. It can be found from the results that the carbon cloth and the film adhesive can protect the foam core of the composite curved structure, and that the rib of the edge sealing with carbon cloth, that is, the integral cladding composite foam sandwich structure, has the highest strength and stiffness. Through the research and development of the bulkhead structure, the technical feasibility of the integral cladding composite foam sandwich structure is further verified.

Key words: composite material, curved surface structure, wing rib, bulkhead, forming process

中图分类号:

TB332

孔娜, 王希杰, 李英志, 苟凯, 王增加. 复合材料曲面结构件成型工艺对性能影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(11): 127-132.

KONG Na, WANG Xijie, LI Yingzhi, GOU Kai, WANG Zengjia. Study on the influence of moulding process on the performance of composite curved structural parts[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2024, 0(11): 127-132.

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Study on the influence of moulding process on the performance of composite curved structural parts

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