CN115122673A - 检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法 - Google Patents

检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115122673A
CN115122673A CN202110336329.5A CN202110336329A CN115122673A CN 115122673 A CN115122673 A CN 115122673A CN 202110336329 A CN202110336329 A CN 202110336329A CN 115122673 A CN115122673 A CN 115122673A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preform
thickness
natural
material layer
prefabricated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110336329.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115122673B (zh
Inventor
赵宪涛
曹源
李超
郭洪伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd, Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd filed Critical AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Priority to CN202110336329.5A priority Critical patent/CN115122673B/zh
Publication of CN115122673A publication Critical patent/CN115122673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115122673B publication Critical patent/CN115122673B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/54Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,包括以下步骤:选择多组具有不同材料层数的预制体,分别测量所述预制体在自然状态下的自然厚度的数值和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值;根据得到的数值获得不同材料层数的预制体的自然厚度与压缩厚度的关系,建立数据模型或数据对照表;确定被检测的预制体的检测点和对应位置的材料层数,测量被检测的预制体在检测点处的自然厚度;将被检测的预制体的自然厚度与预制体在设计时的压缩厚度所对应的自然厚度进行比对,判断被检测的预制体能否满足纤维体分含量设计要求。本发明不仅减少了操作步骤,有效提高了检测效率,而且大大降低了检测成本。

Description

检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法
技术领域
本发明涉及一种检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法。
背景技术
三维机织复合材料具有优异的层间性能(抗冲击性)以及结构可设计性,目前已成功应用于现代先进商用航空发动机主要冷端部件,如复合材料风扇叶片和包容机匣。这种复合材料构件(部件)一般采用树脂传递模塑(RTM)成型工艺成型,该工艺成型的优点在于成型过程简单(向放置有干态的三维机织预制体的封闭模具内灌注低粘度液态树脂,经固化、脱模而成型)、成型构件表面质量优良、具有净尺寸成型特征等优势。在三维机织复合材料构件的设计和制造过程中,复合材料的纤维体分含量对于复合材料构件的力学性能具有关键影响,纤维体分含量越高,其力学性能越强,但其成型难度越大(RTM工艺中树脂越难进入到三维机织预制体中填充空隙)。树脂基复合材料的纤维体分含量一般不超过60%,过高的纤维体分含量会导致复合材料构件成型困难,产生成型缺陷,影响复合材料构件的力学性能。
三维机织预制体在被生产出来后呈较为松弛的状态,此时预制体的厚度称为自然厚度。由于在RTM成型树脂注射前,三维机织预制体在模具内首先受到模具的压力被压实,使得模具内可以注入设计时的树脂的量,从而使该复合材料构件在成型后达到设计时的纤维体分含量的要求。三维机织预制体被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的厚度称为压缩厚度。在三维机织预制体的内部结构(经纬纱规格、交织结构、层数)确定的情况下,三维机织预制体的压缩厚度与其在该厚度下的纤维体分含量具有特定的比例关系。因此,现有技术中,大多都是通过测量三维机织预制体的压缩厚度来判断复合材料构件是否达到设计时的纤维体分含量的要求。这种方法需要将三维机织预制体放入真空环境中进行压实,然后通过测量得到其压缩厚度,不仅操作繁琐、检测效率低,而且成本高,不适合大规模测量、被测试的预制体体积过大或者被测试的预制体的厚度是变化的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中检测三维机织复合材料中使用的预制体是否满足设计时的纤维体分含量的要求的方法操作繁琐、效率低、成本高的缺陷,提供一种检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
本发明提供了一种检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,所述预制体通过三维机织的工艺制成,所述方法包括以下步骤:
S1、选择多组具有不同材料层数的预制体,分别测量所述预制体在自然状态下的自然厚度的数值和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值;
S2、根据得到的数值获得不同材料层数的预制体的自然厚度与压缩厚度的关系,建立数据模型或数据对照表;
S3、确定被检测的预制体的检测点和对应位置的材料层数,测量被检测的预制体在检测点处的自然厚度;
S4、将步骤S3得到的被检测的预制体的自然厚度与步骤S2中得到的相同材料层数的预制体在设计时的压缩厚度所对应的自然厚度进行比对,判断被检测的预制体能否满足纤维体分含量设计要求。
在本方案中,采用上述检测方法,利用具有特定机织结构的三维机织的预制体的自然厚度与压缩厚度具有一定的比例关系,先通过对要检测的预制体在不同材料层数的自然厚度以及被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度进行采集,获得不同材料层数的预制体的自然厚度与压缩厚度的关系,只需获得被检测的预制体的自然厚度就可得到该预制体是否满足三维机织复合材料设计时的纤维体分含量的要求,不需再将被检测的预制体进行压缩后检测,不仅减少了操作步骤,有效提高了检测效率,而且大大降低了检测成本。
较佳地,被检测的预制体包括第一预制体和第二预制体,所述第一预制体和所述第二预制体之间形成中空分叉结构,所述中空分叉结构用于容纳夹芯物体,所述夹芯物体使所述第一预制体和所述第二预制体分离,步骤S3包括以下步骤:
S31、测量所述第一预制体和所述第二预制体在检测点处叠加后的自然厚度;
S32、分别确定所述第一预制体和所述第二预制体的材料层数。
较佳地,被检测的预制体包括第一预制体和第二预制体,所述第一预制体和所述第二预制体之间形成中空分叉结构,所述中空分叉结构用于容纳夹芯物体,所述夹芯物体使所述第一预制体和所述第二预制体分离,步骤S3包括以下步骤:
S31、确定所述第一预制体和所述第二预制体的材料层数并相加,得到叠加材料层数;
S32、分别测量所述第一预制体和所述第二预制体在检测点处的自然厚度,相加得到被检测的预制体在检测点处自然厚度。
较佳地,被检测的预制体包括第一预制体和第二预制体,所述第一预制体和所述第二预制体之间形成中空分叉结构,所述中空分叉结构用于容纳夹芯物体,所述夹芯物体使所述第一预制体和所述第二预制体分离,步骤S3包括以下步骤:
S31、测量所述第一预制体和所述第二预制体在分叉开始处相背离的两端面的距离,以及所述第一预制体和所述第二预制体自分叉开始处到搭接处之间的长度;
S32、确定检测点,测量该检测点到所述第一预制体和所述第二预制体搭接处的长度,通过建立三角几何关系,计算得到被检测的预制体在检测点处的自然厚度。
较佳地,在步骤S31之前,还包括以下步骤:
S30、制造支撑座,并使所述支撑座的支撑面与被检测的预制体的安装面贴合。
较佳地,步骤S1还包括以下步骤:
S11、选择多组间隔一定材料层数的预制体,分别测量自然状态下的自然厚度的数值和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值;
S12、采用数据拟合或插值法获取其他材料层数的预制体的自然厚度的数值和被压实到预定厚度的压缩厚度的数值;
S13、根据得到的不同材料层数的预制体的自然厚度的数值和压缩厚度的数值,建立数据模型或数据对照表。
较佳地,在步骤S1中,对每个材料层数的预制体进行多次测量,记录数据的平均值与偏差分布,获得不同材料层数的预制体自然厚度的数值偏差范围。
较佳地,在步骤S4中,根据测量被检测的预制体的自然厚度是否位于对应材料层数的预制体的自然厚度的数值偏差范围内,来判断被检测的预制体能否满足纤维体分含量设计要求。
较佳地,在步骤S3中,在被检测的预制体的不同材料层数的区域均选择多个检测点进行测量。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于:本发明通过利用具有特定机织结构的三维机织的预制体的自然厚度与压缩厚度具有一定的比例关系,先通过对要检测的预制体在不同材料层数的自然厚度以及被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度进行采集,获得不同材料层数的预制体的自然厚度与压缩厚度的关系,只需获得被检测的预制体的自然厚度就可得到该预制体是否满足三维机织复合材料设计时的纤维体分含量的要求,不需再将被检测的预制体进行压缩后检测,不仅减少了操作步骤,有效提高了检测效率,而且大大降低了检测成本。
附图说明
图1为本发明实施例中检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法的流程示意图。
图2为本发明较佳实施例中风扇叶片的结构示意图。
图3为图2中A-A处截面示意图。
图4为本发明较佳实施例风扇叶片中预制体结构示意图。
图5为本发明较佳实施例中假设的第一预制体与第二预制体刚性搭接的结构示意图。
图6为本发明其他实施例中假设的第一预制体与第二预制体悬垂搭接的结构示意图。
图7为本发明较佳实施例中对风扇叶片的预制体进行厚度检测的部分检测点选取位置示意图。
图8为本发明中不同层数预制体的压缩厚度与其自然厚度的拟合曲线图。
附图标记说明:
叶片前缘 1
夹芯部 2
叶片后缘 3
缝孔 4
第一预制体 5
第二预制体 6
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明,但并不因此将本发明限制在该实施例范围之中。
如图1所示,为本实施例公开的一种检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法的流程示意图。本实施例中的预制体通过三维机织的工艺制成,检测该预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法包括以下步骤:
S1、选择多组具有不同材料层数的预制体,分别测量预制体在自然状态下的自然厚度的数值和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值;
S2、根据得到的数值获得不同材料层数的预制体的自然厚度与压缩厚度的关系,建立数据模型或数据对照表;
S3、确定被检测的预制体的检测点和对应位置的材料层数,测量被检测的预制体在检测点处的自然厚度;
S4、将步骤S3得到的被检测的预制体的自然厚度与步骤S2中得到的相同材料层数的预制体在设计时的压缩厚度所对应的自然厚度进行比对,判断被检测的预制体能否满足纤维体分含量设计要求。
在本实施例中,采用上述检测方法,利用具有特定机织结构的三维机织的预制体的自然厚度与压缩厚度具有一定的比例关系,先通过对要检测的预制体在不同材料层数的自然厚度以及被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度进行采集,获得不同材料层数的预制体的自然厚度与压缩厚度的关系,只需获得被检测的预制体的自然厚度就可得到该预制体是否满足三维机织复合材料设计时的纤维体分含量的要求,不需再将被检测的预制体进行压缩后检测,不仅减少了操作步骤,有效提高了检测效率,而且大大降低了检测成本。
为降低检测的工作量,选取间隔一定层数的预制体进行预先测试,获取其被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值与其自然厚度的数值之间的关系,之后采用数据拟合或插值法获取其他不同层数预制体的自然厚度和压缩厚度的数值。因此,在本实施例中,步骤S1包括以下步骤:
S11、选择多组间隔一定材料层数的预制体,分别测量自然状态下的自然厚度的数值和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值。
S12、采用数据拟合或插值法获取其他材料层数的预制体的自然厚度的数值和被压实到预定厚度的压缩厚度的数值,如图8所示,为不同层数预制体的压缩厚度与其自然厚度的拟合曲线图。
S13、根据得到的不同材料层数的预制体的自然厚度的数值和压缩厚度的数值,建立数据对照表。
在本实施例中,将得到的不同层数预制体的自然厚度和压缩厚度的数值制成数据对照表,以便后期进行查询。数据对照表的格式如下表1所示,在该数据对照表中,填入测得的数据。
表1预制体的设计的压缩厚度与自然厚度的关系
材料层数 压缩厚度 自然厚度 压缩量
N<sub>1</sub> h<sub>1</sub> H<sub>1</sub> C<sub>1</sub>
N<sub>2</sub> h<sub>2</sub> H<sub>2</sub> C<sub>2</sub>
N<sub>k</sub> h<sub>k</sub> H<sub>k</sub> C<sub>k</sub>
在其他实施例中,也可对所有层数的预制体在自然状态下的自然厚度和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度进行测量。或者,根据得到的不同材料层数的预制体的自然厚度的数值和压缩厚度的数值,建立数据模型,以供使用。
在本实施例中,在步骤S1中,对每个材料层数的预制体进行多次测量,记录数据的平均值与偏差分布,获得不同材料层数的预制体自然厚度的数值偏差范围。
预制体的厚度的检测误差来源于以下几个方面:被检测的预制体本身的蓬松程度、检测工具的误差、人为操作的误差等。在实际检测过程中,对每个预制体的同一个检测点进行至少五次测量,或者对同一材料层数的不同预制体进行多次测量,自然厚度和压缩厚度的测量结果应记录数据的平均值与偏差分布。
在本实施例中,可以直接根据测量被检测的预制体的自然厚度是否位于对应材料层数的预制体的自然厚度的数值偏差范围内,来判断被检测的预制体能否满足纤维体分含量设计要求。如果位于偏差范围内,则满足设计要求,如果不在偏差范围内,则不满足设计要求。
在其他实施例中,也可根据对应材料层数的预制体的自然厚度的数值偏差范围,带入对应材料层数的数据模型中,计算理论压缩厚度的范围,再通过对照数据对照表,查询该材料层数下的预制体对应的压缩厚度是否位于该理论压缩厚度的范围内,如果在该范围内,则满足设计要求。
一般来说,检测点分布越密集,对被检测的预制体的检测精确度越高。为了进一步确定预制体是否满足纤维体分含量的设计要求,在步骤S3中,在被检测的预制体的不同材料层数的区域均选择多个检测点进行测量。
对于一些具有混合结构的预制体来说,有可能存在预制体中具有夹芯物体,该夹芯物体将部分预制体分成两个分离的部分,使得被检测的预制体包括第一预制体和第二预制体。第一预制体和第二预制体之间形成中空分叉结构,中空分叉结构用于容纳夹芯物体。针对该区域的特殊结构,不能对该区域采用传统方法直接进行厚度检测,如图5所示,认为第一预制体5和第二预制体6为“刚性”搭接,构成的三角几何关系。因此,被检测的预制体在检测点处的自然厚度可以采用以下方法得到:
S31、测量第一预制体5和第二预制体6在分叉开始处相背离的两端面的距离H,以及第一预制体5和第二预制体6自分叉开始处到搭接处之间的长度L;
S32、确定检测点A,测量该检测点A到第一预制体5和第二预制体6搭接处的长度S,通过建立三角几何关系,计算得到被检测的预制体在检测点A处的自然厚度。
在该步骤S32中,需注意第一预制体5和第二预制体6之间具有间隙,在计算过程中需去除该处间隙的厚度t。被检测的预制体在检测点A处的实际的自然厚度通过该检测点A处第一预制体5和第二预制体6相背离的两端面的距离T减去间隙的厚度t即可得到。
预制体在实际生产使用时,第一预制体5和第二预制体6自分叉开始处到搭接处之间的长度L是远大于两个预制体的总厚度的,因此,第一预制体5和第二预制体6之间形成的间隙很小,在此可以忽略不计。并且,在选择检测点A时可以尽量选择靠近搭接处的位置进行测量。因此,在本实施例中,被检测的预制体在检测点A处的自然厚度约为检测点A处第一预制体5和第二预制体6相背离的两端面的距离T,可以根据相似三角形定律得到,
Figure BDA0002997836720000091
即T=SH/L。
当然,在其他实施例中,被检测的预制体在检测点处的自然厚度还可以根据其他公式计算得到,在此不再赘述。
在其他实施例中,如图6所示,还可以认为第一预制体5和第二预制体6为“悬垂”搭接。在这种假设下,首先测得贴合叠层预制体加和厚度,再分别从S2中找到两个对应材料层数预制体的厚度,加和后与测得的厚度进行核对,以此判断预制体该检测点处预制体厚度是否满足要求。可以通过以下步骤进行:
先测量第一预制体5和第二预制体6在检测点B处叠加后的自然厚度;然后分别确定第一预制体5和第二预制体6的材料层数,查询数据对照表中,两个材料层数预制体对应的自然厚度,将查询的两个自然厚度相加;最后将步骤S31测得的自然厚度与步骤S32查询的自然厚度进行对比,判断被检测的预制体是否满足三维机织复合材料设计时的纤维体分含量的要求。
在其他实施例中,还可以通过以下步骤获得被检测的预制体的自然厚度,步骤如下:首先确定第一预制体5和第二预制体6的材料层数并相加,得到叠加材料层数;然后分别测量第一预制体5和第二预制体6在检测点处的自然厚度,相加得到被检测的预制体在检测点处自然厚度。
由于被检测的预制体的外形面很可能不是平面,需要加工相应的随形支撑座,确保预制体在放置时与支撑座贴合无间隙。因此,在对被检测的预制体进行测量时,还需先制造支撑座,并使支撑座的支撑面与被检测的预制体的安装面贴合。
下面以航空发动机中的风扇叶片为例,对本实施例的方案作具体的描述。
如图2-3所示,为本实施例中带金属夹芯的混合结构风扇叶片。该混合结构风扇叶片由金属部分和树脂基复合材料(由三维机织预制体经RTM工艺成型)构成。金属部分构成叶片前缘1、叶片中部的夹芯部2以及叶片榫头部分;复合材料部分构成叶片后缘3、叶片中部的表面结构(吸力面和压力面)。金属部分和复合材料部分通过胶接、缝合等方式连接为一体,在本实施例中,通过金属部分和复合材料部分上的缝孔4进行缝合连接。
如图4所示,在该混合结构风扇叶片中,复合材料部分的预制体包括位于叶片后缘3的整体预制体和包覆在叶片吸力面和压力面上的分叉预制体。分叉预制体包括第一预制体5和第二预制体6,第一预制体5和第二预制体6之间形成中空分叉结构7,该中空分叉结构7具有的空隙用来放置风扇叶片的中部的夹芯部2,该夹芯部2使第一预制体5和第二预制体6分离。基于此混合结构风扇叶片的结构,以及相似的具有叠层的预制体结构,本实施例提出了以下步骤来判断该混合结构风扇叶片的待安装使用的复合材料预制体是否满足设计要求,步骤如下:
步骤一、预制体随形支撑座的加工和制造。
由于混合结构风扇叶片的预制体的压力面和吸力面厚度随叶型连续变化,同时,叶片的压力面和吸力面外型面也为非平面,因此,首先根据叶片压力面(或吸力面)外型面加工相应的随形支撑座,确保叶片预制体在放置时与底座贴合无间隙。
步骤二、不同材料层数的预制体的自然厚度与其在压缩后(达到设计纤维体分含量时)的压缩厚度关系确定。
对于本实施例的混合结构风扇叶片的预制体,通过控制预制体经纱/纬纱的层数或者纱线的规格来实现叶片预制体的厚度的变化。对于不同厚度(层数)的预制体,其自然状态的厚度均不同。由于风扇叶片厚度连续变化,厚度变化区间从几十毫米到几毫米不等,在检测预制体厚度时,为降低检测工作量,可以选取间隔一定材料层数的预制体进行预先测试,获取其被压缩至压缩厚度时(达到设计纤维体分含量时)与其自然厚度的关系,之后采用数据拟合或插值法获取其他不同材料层数的预制体的自然厚度和压缩厚度。
步骤三、测量混合结构风扇叶片预制体的自然厚度。
针对该混合结构风扇叶片预制体结构特征,叶片后缘为整体预制体结构,叶片叶身部分为中空分叉预制体结构。
(1)对于叶片后缘3处的区域,可直接对位于该区域的检测点进行测量,结合步骤二中获得的预制体的压缩厚度与自然厚度的对应关系,核对该检测点的预制体的材料层数并查询该材料层数对应预制体的自然厚度,以此判断该检测点预制体的厚度是否符合设计要求。
(2)对于叶身区域存在的中空分叉预制体结构,如图5所示,本实施例认为叶片压力面预制体和吸力面预制体为“刚性”搭接,叶片压力面预制体和吸力面预制体中空厚度和预制体弦向宽度所构成的三角几何关系,可以计算出检测点处预制体的理论自然厚度。根据步骤二中查询到的对应材料层数的预制体厚度,将之与计算得到的理论自然厚度进行核对,以此判断该检测点预制体的厚度是否符合设计要求。
基于混合结构风扇叶片存在多个区域不同厚度,如图7所示,本实施例所提出的检测方法沿风扇叶片的弦向和展向分别等距离选取检测点进行厚度检测。当然,对于其他类似结构预制体,可以选取不同位置分布的检测点进行厚度检测。一般来讲,检测点分布越密集,对试验件预制体的检测精确度越高。
预制体厚度的检测误差来源于以下几个方面:预制体自然厚度的范围、检测工具的误差、人为操作的误差等。在实际检测过程中,对每个检测点应进行至少五次测量,测厚结果应记录数据的平均值与偏差分布;可以通过对不同材料层数的预制体进行多次测量,获得不同材料层数预制体自然厚度值的偏差范围,并将此偏差范围作为混合结构风扇叶片的厚度检测偏差范围。
需要说明的是,以上实施例论述的针对带中空分叉结构预制体厚度的检测方法,虽然是基于对带金属夹芯的混合结构风扇叶片预制体进行的检测,但本发明可以适用于所有具有该预制体结构特征的厚度检测。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,所述预制体通过三维机织的工艺制成,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
S1、选择多组具有不同材料层数的预制体,分别测量所述预制体在自然状态下的自然厚度的数值和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值;
S2、根据得到的数值获得不同材料层数的预制体的自然厚度与压缩厚度的关系,建立数据模型或数据对照表;
S3、确定被检测的预制体的检测点和对应位置的材料层数,测量被检测的预制体在检测点处的自然厚度;
S4、将步骤S3得到的被检测的预制体的自然厚度与步骤S2中得到的相同材料层数的预制体在设计时的压缩厚度所对应的自然厚度进行比对,判断被检测的预制体能否满足纤维体分含量设计要求。
2.如权利要求1所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,被检测的预制体包括第一预制体和第二预制体,所述第一预制体和所述第二预制体之间形成中空分叉结构,所述中空分叉结构用于容纳夹芯物体,所述夹芯物体使所述第一预制体和所述第二预制体分离,步骤S3包括以下步骤:
S31、测量所述第一预制体和所述第二预制体在检测点处叠加后的自然厚度;
S32、分别确定所述第一预制体和所述第二预制体的材料层数。
3.如权利要求1所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,被检测的预制体包括第一预制体和第二预制体,所述第一预制体和所述第二预制体之间形成中空分叉结构,所述中空分叉结构用于容纳夹芯物体,所述夹芯物体使所述第一预制体和所述第二预制体分离,步骤S3包括以下步骤:
S31、确定所述第一预制体和所述第二预制体的材料层数并相加,得到叠加材料层数;
S32、分别测量所述第一预制体和所述第二预制体在检测点处的自然厚度,相加得到被检测的预制体在检测点处自然厚度。
4.如权利要求1所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,被检测的预制体包括第一预制体和第二预制体,所述第一预制体和所述第二预制体之间形成中空分叉结构,所述中空分叉结构用于容纳夹芯物体,所述夹芯物体使所述第一预制体和所述第二预制体分离,步骤S3包括以下步骤:
S31、测量所述第一预制体和所述第二预制体在分叉开始处相背离的两端面的距离,以及所述第一预制体和所述第二预制体自分叉开始处到搭接处之间的长度;
S32、确定检测点,测量该检测点到所述第一预制体和所述第二预制体搭接处的长度,通过建立三角几何关系,计算得到被检测的预制体在检测点处的自然厚度。
5.如权利要求2-4中任意一项所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,在步骤S31之前,还包括以下步骤:
S30、制造支撑座,并使所述支撑座的支撑面与被检测的预制体的安装面贴合。
6.如权利要求1所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,步骤S1还包括以下步骤:
S11、选择多组间隔一定材料层数的预制体,分别测量自然状态下的自然厚度的数值和被压缩到满足纤维体分含量设计要求时的压缩厚度的数值;
S12、采用数据拟合或插值法获取其他材料层数的预制体的自然厚度的数值和被压实到设计厚度的压缩厚度的数值;
S13、根据得到的不同材料层数的预制体的自然厚度的数值和压缩厚度的数值,建立数据模型或数据对照表。
7.如权利要求1所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,在步骤S1中,对每个材料层数的预制体进行多次测量,记录数据的平均值与偏差分布,获得不同材料层数的预制体自然厚度的数值偏差范围。
8.如权利要求7所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,在步骤S4中,根据测量被检测的预制体的自然厚度是否位于对应材料层数的预制体的自然厚度的数值偏差范围内,来判断被检测的预制体能否满足纤维体分含量设计要求。
9.如权利要求1所述的检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法,其特征在于,在步骤S3中,在被检测的预制体的不同材料层数的区域均选择多个检测点进行测量。
CN202110336329.5A 2021-03-29 2021-03-29 检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法 Active CN115122673B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110336329.5A CN115122673B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110336329.5A CN115122673B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115122673A true CN115122673A (zh) 2022-09-30
CN115122673B CN115122673B (zh) 2023-09-22

Family

ID=83375458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110336329.5A Active CN115122673B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115122673B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130536A (en) * 1998-07-14 2000-10-10 Crown Cork & Seal Technologies Corporation Preform test fixture and method of measuring a wall thickness
US6441905B1 (en) * 1999-03-23 2002-08-27 Yamabun Electric Co., Ltd Sheet thickness and swell measurement method and apparatus therefor
EP1340610A1 (fr) * 2002-02-28 2003-09-03 Matra Venture Composites Procédé de fabrication de pièces en matériau composite à épaisseur localement réduite
US20090306930A1 (en) * 2006-06-29 2009-12-10 Rolls-Royce Plc Method and system for measuring a component
US20100323150A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-23 Eurocopter Deutschland Gmbh Method for producing a sandwich component having a honeycomb core
KR20160059655A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 목포해양대학교 산학협력단 탄소섬유강화복합소재 다층쉘 선체 구조재 개발을 위한 최적 탄소섬유량 결정 방법 및 시스템
CN107322953A (zh) * 2017-07-31 2017-11-07 江苏恒神股份有限公司 提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法
CN107553932A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 中国航发商用航空发动机有限责任公司 制作高纤维体份含量织物复合材料环形件的方法和装置
TWM559407U (zh) * 2018-01-16 2018-05-01 高苑科技大學 等向性纖維材之測量裝置
CN108106584A (zh) * 2017-12-11 2018-06-01 中材科技股份有限公司 一种板状编织预制体的厚度测量方法
CN108215248A (zh) * 2017-12-14 2018-06-29 中航复合材料有限责任公司 一种变厚度预制体的定位及厚度检测的装置和方法
CN108470109A (zh) * 2018-04-02 2018-08-31 上海交通大学 三维机织复合材料力学性能评测方法
CN111201132A (zh) * 2017-04-03 2020-05-26 三菱化学先进材料塑料复合材料公司 制造面状复合构件的方法和由此制造的复合构件

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130536A (en) * 1998-07-14 2000-10-10 Crown Cork & Seal Technologies Corporation Preform test fixture and method of measuring a wall thickness
US6441905B1 (en) * 1999-03-23 2002-08-27 Yamabun Electric Co., Ltd Sheet thickness and swell measurement method and apparatus therefor
EP1340610A1 (fr) * 2002-02-28 2003-09-03 Matra Venture Composites Procédé de fabrication de pièces en matériau composite à épaisseur localement réduite
US20090306930A1 (en) * 2006-06-29 2009-12-10 Rolls-Royce Plc Method and system for measuring a component
US20100323150A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-23 Eurocopter Deutschland Gmbh Method for producing a sandwich component having a honeycomb core
KR20160059655A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 목포해양대학교 산학협력단 탄소섬유강화복합소재 다층쉘 선체 구조재 개발을 위한 최적 탄소섬유량 결정 방법 및 시스템
CN107553932A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 中国航发商用航空发动机有限责任公司 制作高纤维体份含量织物复合材料环形件的方法和装置
CN111201132A (zh) * 2017-04-03 2020-05-26 三菱化学先进材料塑料复合材料公司 制造面状复合构件的方法和由此制造的复合构件
CN107322953A (zh) * 2017-07-31 2017-11-07 江苏恒神股份有限公司 提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法
CN108106584A (zh) * 2017-12-11 2018-06-01 中材科技股份有限公司 一种板状编织预制体的厚度测量方法
CN108215248A (zh) * 2017-12-14 2018-06-29 中航复合材料有限责任公司 一种变厚度预制体的定位及厚度检测的装置和方法
TWM559407U (zh) * 2018-01-16 2018-05-01 高苑科技大學 等向性纖維材之測量裝置
CN108470109A (zh) * 2018-04-02 2018-08-31 上海交通大学 三维机织复合材料力学性能评测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴晓青: "《三维编制炭纤维预制件压缩性实验研究》", 《固体火箭技术》, vol. 32, no. 6, pages 690 - 693 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115122673B (zh) 2023-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8734605B2 (en) Manufacturing a composite component
EP1231046B1 (en) Method for manufacturing elements of composite materials by the cobonding technique
US8568551B2 (en) Pre-patterned layup kit and method of manufacture
US20040217497A1 (en) Triple purpose lay-up tool
CN108215248B (zh) 一种变厚度预制体的定位及厚度检测的装置和方法
US8685297B2 (en) Method for the manufacture of a fiber-composite component and fiber-composite component manufactured according to this method
EP2390074B1 (en) Apparatus and closed-loop method for the manufacture of prepregs and/or laminates comprising the same
CA2684245C (en) Composite laminate thickness compensation
US20100108246A1 (en) Manufacturing method of a complex geometry panel in prepreg composite material
US20110024032A1 (en) Semi-rigid tool
CN103077286B (zh) 一种飞机颤振模型的频率误差修正方法
CN111572053B (zh) 一种复合材料测试样条的加工方法
Sorrentino et al. Potentiality of Hot Drape Forming to produce complex shape parts in composite material
CN115122673A (zh) 检测预制体能否满足纤维体分含量设计要求的方法
CN105082661B (zh) 一种碳面板铝蜂窝夹层结构整体成型方法
CN111169036A (zh) 一种用于复合材料风扇叶片榫头成型的挡边工装
US10125617B2 (en) Composite structure and a method of fabricating the same
CN115675824A (zh) 一种长桁端头硬质盖板及帽形长桁加筋共固化壁板的加工工艺
CA3108395C (en) Method for producing a fibre-reinforced plastic comparison body and testing method
CN109631773B (zh) 一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法
RU2739269C1 (ru) Безлонжеронная лопасть винта вертолета из полимерных композиционных материалов и способ ее изготовления
CN112815873A (zh) 一种复杂曲面体的定位检测装置及检测方法
US20170107968A1 (en) Profilometry inspection systems and methods for spar caps of composition wind turbine blades
Hyatt et al. Design of Coupons and Test Methodology for Orthotropic Characterization of FFF-Processed Ultem 9085
CN110561784A (zh) 一种双面光滑复合材料热压罐成型方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant