CN112571824B - 一种基于rtm成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法 - Google Patents

一种基于rtm成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及复合材料液体成型技术领域，特别是涉及一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，包括以下步骤：确定定型剂负载织物的铺放层数和连续纤维铺层铺放方向，对复合材料框型结构的铺叠遵循“大小块单元逐级嵌套”的思想进行铺层，根据制件实际受力情况选择对应大单元进行铺叠，保证纤维在大单元构成的加强筋处连续。通过本铺层方法，能有效解决筋条与壁板粘接处不可靠和精度存在偏差的问题。

Description

一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法
技术领域
本发明涉及复合材料液体成型技术领域，特别是涉及一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法。
背景技术
框梁及框架结构是经典的理想支撑结构，其结构为由加强筋、肋、杆、管等组成的静定或超静定结构，且结构具有大跨度、拓展性强、节省材料、结构灵活等特点，在飞机机身结构设计中得到了大量的应用。
随着复合材料制造技术的提高，复合材料在飞机上的应用已经从雷达罩、蒙皮、方向舵等非承力或次承力构件逐步向波纹梁、鸭翼盒段、地板梁、机身隔框等主承力构件上推广。作为主要的承力结构件，机身上众多的框梁结构较为复杂，往往带有较多、较高的纵横加筋、翻边隔板等结构，且其存在装配关系，对制件的制造精度要求较高。现有技术中，筋条与壁板粘接处存在可靠性问题以及复合材料外形精度存在偏差的问题，使得难以满足精度要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，能有效解决筋条与壁板粘接处不可靠和精度存在偏差的问题。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：包括以下步骤：
a. 根据制件壁厚规划定型剂负载织物的铺放层数N，所述N=制件理论壁厚/单层负载织物厚度；并根据制件受力情况选择连续纤维铺层铺放方向，使连续纤维铺层方向与受力方向平行；
b. 选择被筋条分开后的最小块单元进行铺叠，铺叠层数为M，小块单元铺叠完成后再进行与之相邻的与连续纤维铺层方向相同的大块单元进行铺叠，铺叠层数为N/2-M；其中，铺叠间隙所产生的三角区采用单向纤维填充芯材进行填充；与受力情况不同的其它方向采用定型剂负载织物进行填充；
c. 待所有小块单元及大块单元铺叠完成后，再对整个框外形轮廓及翻边进行铺叠，铺叠层数为N/2。
所述定型剂负载织物中定型剂的质量分数为16%~20%。
所述定型剂包括不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛环氧树脂、双马来酰亚胺基苯基甲烷、二烯丙基双酚A、聚酰胺树脂、端羧基液体丁腈橡胶中的一种或几种。
所述定型剂负载织物的负载方式为粉末负载、溶液负载、树脂膜负载方法中的一种或几种。
所述填充芯材中包括定型剂，所述定型剂的质量分数为16%~20%。
所述定型剂负载织物的织物类型为平纹布、斜纹布、5缎纹、8缎纹布中的一种或几种。
所述定型剂负载织物的纤维类型为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
本发明提出了一种适用于包含纵横加筋的复合材料框型制件液体成型工艺的铺层方法，充分考虑制件的受力方向而优化加筋区域纤维方向排布，保证在该方向有连续纤维骨架承力。对复合材料框型结构的铺叠遵循“大小块单元逐级嵌套”的思想进行铺层，根据制件实际受力情况选择对应大单元进行铺叠，保证纤维在大单元构成的加强筋处连续。能够有效克服现有技术中筋条与壁板粘接处不可靠的问题以及复合材料外形精度偏差等问题。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的铺层示意图；
图中标记：
1、填充芯材，2、大块单元，3、小块单元，4、芯块工装，5、定型剂负载织物。
具体实施方式
实施例1
作为本发明基本实施方式，参照说明书附图1，本发明包括一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，包括以下步骤：
a. 首先根据制件壁厚规划定型剂负载织物5的铺放层数N，所述N=制件理论壁厚/单层负载织物厚度，本实施例中N=8。其次根据制件受力情况选择连续纤维铺层铺放方向，使连续纤维铺层方向与受力方向平行，即大块单元2所构成的筋条方向。
b. 选择被筋条分开后的最小块单元3进行铺叠，铺叠层数为M，假设M=2。在本实施例中，小块单元3为9个，将所有小块单元3铺叠完成后，再进行与之相邻的与连续纤维铺层方向相同的大块单元2进行铺叠，铺叠层数为N/2-M，即大块单元2铺层的铺层数为2层。铺叠过程中由芯块工装4的圆角半径R之间产生的间隙三角区采用单向纤维填充芯材1进行填充。与主受力方向不同的其它方向筋条的厚度区域采用定型剂负载织物5进行填充。
c. 待所有小块单元3及大块单元2铺叠完成后，再对整个框外形轮廓及翻边进行铺叠，铺叠层数为N/2，具体为4层。完成后即可进行模具合模及注胶。
实施例2
作为本发明最佳实施方式，本发明包括一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，包括以下步骤：
a. 根据制件壁厚规划定型剂负载织物5的铺放层数N，所述N=制件理论壁厚/单层负载织物厚度；并根据制件受力情况选择连续纤维铺层铺放方向，使连续纤维铺层方向与受力方向平行。
b. 选择被筋条分开后的最小块单元3进行铺叠，铺叠层数为M，小块单元3铺叠完成后再进行与之相邻的与连续纤维铺层方向相同的大块单元2进行铺叠，铺叠层数为N/2-M。其中，铺叠间隙所产生的三角区采用单向纤维填充芯材1进行填充；与受力情况不同的其它方向采用定型剂负载织物5进行填充。
所述填充芯材1中包括定型剂，所述定型剂的质量分数为16%~20%。所述定型剂负载织物5中定型剂的质量分数为16%~20%。所述定型剂包括不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛环氧树脂、双马来酰亚胺基苯基甲烷、二烯丙基双酚A、聚酰胺树脂、端羧基液体丁腈橡胶中的一种或几种。所述定型剂负载织物5的负载方式为粉末负载、溶液负载、树脂膜负载方法中的一种或几种。所述定型剂负载织物5的织物类型为平纹布、斜纹布、5缎纹、8缎纹布中的一种或几种。所述定型剂负载织物5的纤维类型为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或几种。
c. 待所有小块单元3及大块单元2铺叠完成后，再对整个框外形轮廓及翻边进行铺叠，铺叠层数为N/2，完成后再进行下道工序，即进行模具合模及注胶。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：包括以下步骤：
a. 根据制件壁厚规划定型剂负载织物（5）的铺放层数N，所述N=制件理论壁厚/单层负载织物厚度；并根据制件受力情况选择连续纤维铺层铺放方向，使连续纤维铺层方向与受力方向平行；
b. 选择被筋条分开后的小块单元（3）进行铺叠，铺叠层数为M，小块单元（3）铺叠完成后再进行与之相邻的与连续纤维铺层方向相同的大块单元（2）进行铺叠，铺叠层数为N/2-M；其中，铺叠间隙所产生的三角区采用单向纤维填充芯材（1）进行填充；与受力情况不同的其它方向采用定型剂负载织物（5）进行填充；
c. 待所有小块单元（3）及大块单元（2）铺叠完成后，再对整个框外形轮廓及翻边进行铺叠，铺叠层数为N/2；
其中，对复合材料框型结构的铺叠遵循“大小块单元逐级嵌套”的思想进行铺层，根据制件实际受力情况选择对应大块单元（2）进行铺叠，保证纤维在大块单元（2）构成的加强筋处连续。
2.根据权利要求1所述的一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：所述定型剂负载织物（5）中定型剂的质量分数为16%~20%。
3.根据权利要求2所述的一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：所述定型剂包括不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛环氧树脂、双马来酰亚胺基苯基甲烷、二烯丙基双酚A、聚酰胺树脂、端羧基液体丁腈橡胶中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：所述定型剂负载织物（5）的负载方式为粉末负载、溶液负载、树脂膜负载方法中的一种或几种。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：所述填充芯材（1）中包括定型剂，所述定型剂的质量分数为16%~20%。
6.根据权利要求5所述的一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：所述定型剂负载织物（5）的织物类型为平纹布、斜纹布、5缎纹、8缎纹布中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种基于RTM成型复合材料纵横加筋框型结构的铺层方法，其特征在于：所述定型剂负载织物（5）的纤维类型为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维中的一种或几种。
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