2016年国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金项目详细介绍.doc

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2016年国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金项目详细介绍
一、复合材料结构制造领域

研究目标:
针对工字型结构双侧硬模加压的热压罐工艺,采用在线监测、数值模拟等手段研究成型过程罐压-工装-零件的传压行为,揭示工艺条件、模具形式、零件尺寸等对复合材料内部压力大小及均匀性的影响规律,掌握成型过程中零件内部压力分布的主控因素及可控范围,并完成在典型构件上的验证,为该制造方案在航空复合材料构件上的应用奠定理论及技术基础。
研究内容:
-模具-复合材料压力传递行为,分析双侧硬模加压过程中预浸料铺层受压情况及其与单侧硬模打真空袋方式的异同,采用复合材料内部信息在线监测等工艺试验,研究工艺条件(温度、压力)、模具形式(模具形状、材质)、零件尺寸(厚度、变厚梯度)等因素对成型过程中压力传递、热传递及最终工艺质量的影响。

,研究传压过程及复合材料内部压力分布对工艺条件、模具形式、零件尺寸等因素的敏感性,并与工艺试验结果对比,评价模拟结果的可靠性和适用范围,在此基础上根据不同的传压效果要求,提出相应的工艺窗口,分析复合材料内部压力的可控性。
,采用所建立的数值模拟方法分析双侧硬模加压方案中工艺条件、封装方式、模具方案的合理性,并通过热压罐工艺复合材料内部压力在线测试等结果,研究理论状态与工装精度、材料厚度在可允许的最大偏差状态下的复合材料内部压力分布情况,验证受压状态与工艺规范要求的匹配性,从而评价该加压方案的适用性。
预期成果:
(1)“双侧硬模加压对零件内部压力大小及均匀性影响研究”研究报告1份;
(2)国家发明专利1-2项;
(3)高水平学术论文2-3篇。

研究目标:
针对连续纤维/聚苯硫醚(PPS)及聚醚醚***(PEEK)热塑性预浸料制备的复合材料层合结构,研究热压罐工艺和逐层热压工艺中PPS及PEEK树脂浸渍与流动、纤维密实与滑移、气体运动等行为,揭示主要的缺陷类型和形成机理,对比两种工艺制备的复合材料的质量差别,掌握非热压罐工艺的质量控制方法,形成该工艺对典型热塑性复合材料体系的工艺性、可靠性的有效评价,为高性能热塑性复合材料承力构件制造技术的开发及应用奠定技术基础。
研究内容:
采用连续纤维/热塑性PPS及PEEK预浸料,建立复合材料层板逐层热压工艺装置,实现工艺压力、温度和铺叠速度的控制。
对比研究热压罐工艺和逐层热压工艺中复合材料成型过程,考察PEEK及PPS树脂、纤维、夹杂空气变化,分析工艺环境及均匀性的影响。
研究主要缺陷的形成机理及主要的工艺、材料控制因素,分析非热压罐工艺对密实程度、树脂结晶行为及缺陷的可控性。
研究不同降温工艺对PPS和PEEK基复合材料宏观机械性能的影响,建立结晶程度与性能的对应关系。
预期成果:
(1)连续纤维增强热塑性复合材料非热压罐工艺适用性研究报告;
(2)国家发明专利1-2项;
(3)SCI或EI论文2-3篇。

研究目标:
针对碳纤维复合材料层合结构的热隔膜工艺、热压罐工艺等成型过程中容易出现的面内纤维屈曲/面外褶皱缺陷,初步建立纤维屈曲/褶皱模拟方法,探索压力传递、树脂流动、纤维密实等对纤维屈曲/褶皱的影响规律,掌握成型过程中纤维屈曲/褶皱的消除机理及关键控制参量,摸索复合材料典型力学性能对纤维屈曲/褶皱的敏感性及作用规律,为航空构件纤维屈曲/褶皱缺陷控制、相关的制造质量检测与验收标准的制定奠定技术基础。
研究内容:
针对碳纤维复合材料层压结构,初步建立面内纤维屈曲/面外褶皱缺陷模拟方法,实现纤维屈曲/褶皱程度、数量、位置的模拟。
探索加压方式、压力大小、树脂流动性、铺层方式、铺层层数、试件曲率、曲面/凹缘角度等工艺、材料及结构因素对成型过程中面内纤维屈曲/面外褶皱缺陷的影响,分析纤维屈曲/褶皱的变化过程及其消除机理。
针对复合材料层板,研究面内纤维屈曲/面外褶皱缺陷对其拉伸、压缩等力学性能的影响,分析损伤引发及破坏模式的变化。
预期成果:
(1)“碳纤维复合材料面内纤维屈曲/面外褶皱缺陷评估方法”研究报告;
(2)国家发明专利1-2项;
(3)SCI或EI论文2-3篇。

研究目标
针对复合材料结构待胶接表面处理存在的胶接质量稳定性较差、工艺材料匹配关系缺乏规律性的问题,采用宏观力学性能量化分析与微观界面性能表征的方法,研究可剥布对复合材料共胶接界面的质量影响因素及其界面形成机理问题,