飞机复合材料设计
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基于复合材料的飞机结构设计与优化近年来,随着航空技术的不断发展和人们对飞行安全性和燃油经济性的要求不断提高,基于复合材料的飞机结构设计与优化成为了航空工程领域的热门话题。
本文将从复合材料的优势、飞机结构设计与优化的方法等方面展开论述,以期为相关研究提供一些参考和启示。
一、复合材料的优势复合材料由两种或两种以上的不同材料组成,在组合后具有更好的性能和性质。
相较于传统的金属材料,在航空工程领域中广泛应用的复合材料具有以下几个优势:1. 强度高:与金属相比,复合材料的强度更高,能够承受更大的受力。
2. 轻量化:复合材料的密度相对较低,所以用复合材料制造的结构件相对轻巧,可以大幅度减轻整个飞机的重量。
3. 优异的抗腐蚀性能:复合材料不易受到氧化、腐蚀等化学反应的影响,能够更好地保护飞机的结构。
4. 良好的瞬态响应特性:复合材料的瞬态响应特性优于传统金属材料,能够提供更好的飞行控制性能。
综上所述,复合材料在飞机结构设计与优化中具有明显的优势,可以提高飞机的性能和安全性。
二、飞机结构设计与优化的方法1. 结构设计理论在飞机结构设计与优化过程中,需要运用一些基本的结构设计理论。
(1)受力分析:通过受力分析,可以确定结构的受力状态,找到潜在的应力集中点,为后续的结构设计提供依据。
(2)材料力学分析:了解复合材料的性能和力学特性,选取合适的材料。
(3)结构优化:通过数值模拟和计算,对飞机结构进行优化,使得结构更加合理且满足性能要求。
2. 优化方法优化是飞机结构设计与优化的关键环节之一,目的是为了实现最佳设计。
(1)拓扑优化:拓扑优化是一种基于材料分布和结构形态的优化方法,通过调整材料的分布,实现结构受力的优化。
(2)参数化设计:通过定义一些参数,对各种结构进行建模,然后通过改变参数实现结构的优化设计。
(3)多目标优化:多目标优化考虑了各种结构设计要素的多个目标或指标,既追求轻量化,又考虑到结构强度、疲劳寿命等多个方面。
飞机复合材料结构设计通用要求
随着复合材料技术的发展,越来越多的飞机结构采用了复合材料材料。
为确保飞机结构的安全性和可靠性,下面列出了飞机复合材料结构设计的通用要求:
1.材料选择:选择适合不同部位的复合材料,综合考虑强度、刚度、耐久性、温度、湿度等因素,确保材料的性能与设计要求相匹配。
2.结构设计:结构设计要考虑复合材料的特性,充分利用其高强度、高刚度的特点,减小结构重量,提高飞机的性能。
3.制造工艺:制造工艺决定了复合材料结构的性能和质量,要选择合适的工艺,包括预浸料、热压成型、自动化制造等。
4.接头设计:复合材料的接头设计要特别注意,要保证接头的强度和刚度,采用合适的接头结构和联接方式。
5.结构损伤与修补:复合材料结构的损伤和修补与金属结构不同,要进行专门的修补设计和修补工艺。
6.试验验证:在设计完成前,一定要进行试验验证,验证复合材料结构的性能和可靠性,确保结构符合设计要求。
以上是飞机复合材料结构设计的通用要求,设计者在设计过程中要充分考虑这些因素,确保结构的安全性、可靠性和性能。
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复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法【摘要】本文主要探讨了复合材料在飞机结构中的应用及其材料和设计许用值的确定方法。
首先介绍了复合材料在飞机结构中的应用,然后讨论了复合材料飞机结构材料的选取方法和设计许用值的确定方法,并分析了许用值的影响因素。
通过案例分析,探讨了复合材料飞机结构材料和设计许用值确定方法的重要性。
最后展望了未来研究方向,指出了需要进一步研究和改进的方向,为提高飞机结构安全性和性能提供参考。
本文旨在为复合材料飞机结构设计和工程实践提供理论指导和方法倡导,并对相关领域的研究发展具有一定的启发意义。
【关键词】复合材料、飞机结构、材料选取、设计许用值、影响因素、案例分析、重要性、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景飞机结构的材料选择一直是航空工程领域的重要研究课题。
传统的金属材料在满足飞机结构要求的同时存在一定的局限性,而复合材料以其优异的性能在飞机结构中得到广泛应用。
复合材料由多种材料组合而成,具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,能够有效降低飞机的重量、提高结构强度和减少燃料消耗。
研究复合材料在飞机结构中的应用具有重要意义。
随着复合材料飞机结构的广泛应用,设计许用值的确定方法也成为研究的焦点之一。
设计许用值是指在给定的条件下,材料或结构元件的最大允许应力或变形值,是结构设计和工程应用中的关键参数。
确定合适的设计许用值对于保证飞机结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本文旨在探讨复合材料飞机结构材料和设计许用值确定方法,为飞机结构设计提供理论依据和参考。
通过深入分析复合材料在飞机结构中的应用、材料选取方法、设计许用值的确定方法和影响因素,结合实际案例分析,可以为飞机结构设计提供重要参考,促进该领域的发展和进步。
1.2 研究目的复合材料在飞机结构中的应用越来越广泛,对于飞机的轻量化和性能提升起到了非常重要的作用。
复合材料的结构材料和设计许用值的确定方法尚未得到充分的研究和探讨。
本文旨在通过系统地总结复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法,为工程师在实际飞机设计中提供参考和指导。
碳纤维复合材料在飞机设计中的应用随着航空技术的不断发展和进步,更加轻巧、结构稳定、强度高的飞机材料也愈发受到重视。
今天,我们介绍的是碳纤维复合材料在飞机设计中的应用。
一、碳纤维复合材料简介碳纤维复合材料是由高强度碳纤维和粘合树脂层组成的一种新型结构材料。
它的耐高温、耐腐蚀性能以及高强度、轻量化的特点,使得它在航空领域中应用非常广泛。
二、碳纤维复合材料在飞机设计中的应用1. 飞机机身飞机机身是碳纤维复合材料应用的主要领域之一。
与传统的金属机身相比,碳纤维复合材料机身可以减轻机身重量并增强强度,从而提高整个飞机的性能表现。
同时,碳纤维复合材料也可以减少飞机部件的数量,简化组装过程,从而降低生产成本和飞行成本。
2. 飞机机翼飞机机翼是飞机最关键的部件之一。
由于机翼接受的载荷较大,需要具备较高的强度。
采用碳纤维复合材料制造的机翼可以大幅度减轻整个飞机的重量,同时还能提高翼面的稳定性和灵活性。
3. 飞机尾翼飞机尾翼在飞行过程中承受着类似于机翼的压力和载荷,因此同样需要具备较高的强度和稳定性。
采用碳纤维复合材料制造的尾翼具有超强的耐高温性能和较好的统一性,从而能够保证飞机在飞行过程中的稳定性和安全性。
三、碳纤维复合材料在未来的应用前景目前,碳纤维复合材料在航空领域中应用越来越广泛,且随着技术的不断发展,它的应用前景也越来越广阔。
在未来,碳纤维复合材料有望在飞机设计的每个角落中都得到应用,包括发动机、座椅、底盘以及油箱等部件。
同时,碳纤维复合材料还可以应用在火箭、卫星等航天领域中,为人类探索太空提供更加轻盈、高强的实用材料。
总之,碳纤维复合材料是现代航空领域中非常受欢迎的材料之一,它的轻盈、稳定和耐高温、耐腐蚀的特性使得它成为了未来航空领域最重要的材料之一。
我们期待着在未来看到更多、更好的碳纤维复合材料产生,并被广泛应用在航空领域中。
复合材料产品设计案例复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成的材料。
由于复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
以下是10个复合材料产品设计案例:1. 航空领域-复合材料飞机机翼:采用碳纤维复合材料制作机翼,具有轻质高强度的特点,可以减少飞机的重量,提高燃油效率和飞行性能。
2. 汽车领域-复合材料车身:采用玻璃纤维增强塑料制作车身,具有良好的抗冲击性和耐腐蚀性,同时重量轻,可以提高汽车的燃油经济性和安全性能。
3. 建筑领域-复合材料外墙板:采用石膏纤维增强复合材料制作外墙板,具有防火、防水、隔热等特点,可以提高建筑的耐久性和节能性能。
4. 体育用品领域-复合材料高尔夫球杆:采用碳纤维复合材料制作高尔夫球杆,具有优异的强度和弹性,可以提高球杆的击球距离和精准度。
5. 医疗领域-复合材料人工关节:采用陶瓷复合材料制作人工关节,具有良好的生物相容性和耐磨性,可以提高关节置换手术的成功率和患者的生活质量。
6. 能源领域-复合材料风力发电叶片:采用玻璃纤维增强复合材料制作风力发电叶片,具有轻质高强度和抗风性能,可以提高风力发电机组的能量转换效率。
7. 电子产品领域-复合材料手机外壳:采用碳纤维复合材料制作手机外壳,具有良好的抗冲击性和防护性能,可以保护手机内部电子元件不受损坏。
8. 包装领域-复合材料食品包装袋:采用铝箔复合材料制作食品包装袋,具有良好的防潮、阻隔和保鲜性能,可以延长食品的保质期。
9. 环境保护领域-复合材料污水处理设备:采用玻璃纤维增强塑料制作污水处理设备,具有耐腐蚀、耐高温和耐磨性,可以提高污水处理效率和减少设备维护成本。
10. 航天领域-复合材料火箭燃烧室:采用碳纤维复合材料制作火箭燃烧室,具有高温抗氧化和高强度的特点,可以提高火箭发动机的推力和可靠性。
以上是10个复合材料产品设计案例,它们在不同领域都发挥了重要作用,具有广阔的应用前景。
复合材料制作飞机机翼工艺复合材料制作飞机机翼是现代航空制造中的重要工艺。
复合材料通常由纤维增强树脂或金属基体组成,具有高强度、轻质和耐腐蚀等优点,因此在飞机制造中得到广泛应用。
下面我将从几个方面介绍复合材料制作飞机机翼的工艺。
首先,复合材料制作飞机机翼的工艺包括材料选择和预制。
在材料选择方面,通常会选用碳纤维、玻璃纤维或者芳纶纤维等作为增强材料,再配以环氧树脂、酚醛树脂或者聚酰亚胺等作为基体树脂。
这些材料需要经过精确的配比和预处理,以确保制成的复合材料具有理想的性能。
在预制阶段,通常会采用手工层叠或自动化纺织工艺,将纤维与树脂浸渍后叠压成型,形成所需的复合材料构件。
其次,复合材料制作飞机机翼的工艺还包括模具制作和成型。
模具是制作复合材料构件的关键工具,通常采用金属或者复合材料制成。
在成型过程中,预制的复合材料会被放置在模具中,并经过加热和压力处理,使其固化成型。
成型工艺通常包括热压成型、自动纺织成型、注塑成型等多种方法,以满足不同形状和尺寸的机翼构件需求。
另外,复合材料制作飞机机翼的工艺还涉及到后续加工和连接。
制作好的复合材料构件需要进行表面处理、修整和加工,以满足飞机机翼的设计要求。
同时,这些构件还需要与其他部件进行连接,通常采用粘接、螺栓连接或者机械连接等方式,确保机翼的整体性能和稳定性。
总的来说,复合材料制作飞机机翼的工艺涉及材料选择、预制、模具制作、成型、后续加工和连接等多个环节。
这些工艺需要严格控制每个环节的质量和工艺参数,以确保最终制成的飞机机翼具有优良的性能和可靠的质量。
同时,随着航空制造技术的不断进步,复合材料制作飞机机翼的工艺也在不断创新和改进,以满足飞机制造的需求并提升飞行器的性能和安全性。
料的工程过程,可以使设计人员同时在零件几何、材料、结构要求以及工艺过程约束之间进行权衡。
设计人员使用FiberSIM 软件能快速可视化铺层形状和纤维方向,在设计阶段即发现制造问题,并采取相应的纠正措施;从初步设计、详细设计直到制造车间,最终得到复合材料零件。
研究内容1 铺层分片、对接区偏移量的研究预浸料有一定的幅宽限制,大型复杂复合材料构件通过仿真分析,如果铺层超出了材料的幅宽限制则需要在适当的位置将铺层进行分割,分开的铺层片之间需要进行对接或搭接,偏移量的大小要根据设计要求,通过软件进行设计[3]。
2 复杂曲面下的铺层分析及铺层展开设计研究低成本通用飞机复合材料设计制造一体化技术中航工业通用飞机设计研究院 马瑛剑本文结合演示验证件通过对通用飞机复合材料结构件的数字化设计制造,应用复合材料设计软件FiberSIM 与自动下料系统和激光铺层定位系统等的集成,打通了复合材料构件设计、工艺、制造的数字化生产线。
Composites Design and Manufacturing Integration Technology on Low-CostGeneral Aircraft低成本复合材料设计制造一体化技术已经成为世界通用飞机制造商必须要面对和解决的问题之一。
采用数字化设计制造技术可以提高产品的研制生产效率,保障产品质量,降低产品成本[1]。
该技术克服了原有复合材料制造过程中主要依赖于模线-样板而导致的铺层和层间马瑛剑硕士,现就职于中航工业通用飞机设计研究院通用飞机所结构强度室,复合材料结构主管设计师,主要负责通用飞机复合材料结构设计工作。
的定位不准、材料裕度过大导致的浪费。
高性能连续纤维复合材料为生产轻质高性能的产品提供了巨大的机会,但是高的材料成本、设计和产品制造的复杂性在很大程度上抵消了复合材料的使用效益。
为了降低成本,提高复合材料生产效率,缩短复合材料产品的开发时间,减少材料浪费,降低工具损耗及生产时间,美国VISTAGY 公司在CATIA [2]软件平台上开发了用于复合材料制造和分析的软件FiberSIM。
Science &Technology Vision 科技视界0引言通用航空是民航运输业的基础,在国民经济与社会发展中发挥着巨大的作用。
在欧美发达国家,通用航空器占到民用航空的90%以上。
不仅如此,通用航空还可为民航运输业和军事航空提供物质基础、人才基础和工程经验[1]。
在通用飞机制造领域,新型飞机设计随着复合材料及其加工技术的快速进步,越来越多地采用复合材料,统计表明,2012年通用飞机上复合材料的用量,在总材料用量中所占比例已经高达57%[2],在以后这一数字还会逐步上升,发展全复合材料通用飞机已经是一个重要的发展趋势。
1全复合材料通用飞机的现状现代通用飞机安全性和舒适性的提高也带来了飞机结构重量的增加。
为了降低飞机的结构重量,需要提高复合材料结构的应用范围。
随着复合材料技术的不断成熟,从复合材料零件发展到复合材料部件,例如美国霍克比奇公司在20世纪90年代研制的两款喷气公务机“首相”Ⅰ、“霍克”4000显著的特征是采用了全复合材料机身[3],而世界上第一架采用全复合材料机身的大型客机波音787尚未交付用户[4],不仅仅机身,世界先进通用飞机制造商相继研制出已经量产的全复合材料飞机,它们主要有奥地利钻石飞机公司的DA 系列,美国西锐公司的SR 系列,亚当公司的超轻型喷气机A700,利尔螺旋桨2100、星舟号飞机、爱芙迭克(Avtek)400、“航行者”号(Voyager)和“快速鸭翼”飞机(Speed Canard)等[5],下面简要介绍几个典型型号如下:1.1DA40钻石飞机公司的特点是用湿法制造飞机,DA40主要采用玻璃纤维蒙皮夹层结构。
机身由沿纵向左右两半部分组成,将玻璃或碳布增强体放在精确定量的环氧树脂槽内浸渍。
经浸渍的织物置放在可脱模的层板上,然后送入模内进行铺层。
在受力高的区域铺上无纬的碳纤维预浸带条(如门窗的周边)以增加刚度及强度,芯子为闭孔泡沫,厚度大约12.5毫米,有助于降噪及隔声。
飞机复合材料维修性设计的主要流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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目录复合材料 (2)1. 复合材料特点 (2)1.1 复合材料的应用 (2)1.2 设计规范的演变 (2)1.3 复合材料适航验证试验程序 (3)1.4 碳纤维树脂基复合材料优点 (3)1.5 碳纤维树脂基复合材料缺点: (4)2. 材料种类 (4)2.1 树脂基体 (4)2.1.1 热塑性复合材料 (4)2.1.2 热固性复合材料 (5)2.1.3 树脂材料性能对比 (5)2.2 增强纤维 (6)2.2.1 碳纤维 (6)2.2.2 玻璃纤维 (7)2.2.3 芳纶纤维 (7)2.2.4 材料性能对比 (7)2.3 预浸料 (7)2.4 芯材 (8)2.4.1 蜂窝芯 (8)2.4.2 泡沫芯 (8)2.5 胶粘剂 (9)3. 复合材料试验验证步骤 (9)4. 复合材料结构设计 (9)4.1 复合材料设计基本要求 (9)4.2 设计选材 (9)4.2.1 设计选材需求 (9)4.2.2 夹层结构的选材 (10)4.3 层压板设计 (10)4.3.1 铺层方向和比例 (10)4.3.2 铺层设计 (10)4.3.3 丢层要求 (10)4.3.4 拼接 (11)4.3.5 开口设计要求 (11)4.4 夹层结构设计 (11)4.4.1 制造方法 (11)4.4.2 面板设计准则 (11)4.4.3 芯材 (12)4.5 细节设计 (12)4.6 复合材料设计优化 (12)4.7 复合材料连接 (13)4.7.1 胶接结构 (13)4.8 垂尾复合材料结构设计 (14)4.9 复合材料检测 (14)5. 复合材料制造 (14)5.1 复合材料的成型方法和特点 (14)5.2 成型工艺过程 (15)5.2.1 热压罐工艺 (16)5.2.2 RTM工艺 (16)5.2.3 机加工艺 (16)5.3 制造缺陷 (16)复合材料1.复合材料特点复合材料主要由基体和增强材料组成。
非金属基体包括树脂、陶瓷等,增强材料包括碳纤维、芳纶、玻璃纤维等。
应用最多的是树脂基碳纤维复合材料,其次是芳纶纤维。
玻璃纤维因其强度、刚度较差,难以用在受力结构上,但因为价格便宜,民机上有较多应用。
复合材料的韧性和对环境的耐受能力主要取决于树脂。
韧性:表示材料在塑性变形和破裂过程中吸收能量的能力,韧性越好,则发生脆性断裂的可能性越小。
1.1复合材料的应用复合材料首次应用于空客A310-300(1985年)的垂尾上,后来应用到了扰流板、方向舵、起落架舱门、整流罩等部位。
A340(2001年)首次将复合材料用在机身上,后气密压力框;A380(2005年)将中央翼盒用复合材料,将后压力框后部机身用复合材料,上层客舱底板、龙骨梁。
A400M(2009年)第一架使用全碳纤维增强树脂基复合材料的机翼飞机。
波音787(2009年)第一家引入全复材机体结构,整个机身结构用了碳纤维增强树脂复合材料。
空客后来的A350XWB也是全复材机身。
1.2设计规范的演变FAA针对复合材料结构合格审定中的新问题,于1978年颁布咨询通告AC-20-107A“复合材料飞机结构”,制定了一个可接受但不是唯一的验证方法,适用于FAR23、25、27和29涉及的所有航空器的复合材料结构,成为制定满足适航要求的复合材料飞机结构设计、分析和试验方法的依据。
针对各类飞机复合材料20多年的使用经验和教训,FAA于2003年提出FAA AC20-107B草案。
更明确的领域包括:损伤容限(冲击状况、分散系数、疲劳载荷谱、试验验证等);环境条件和试验验证;结构胶接(弱胶接问题);维修、检查和修理;可燃性和耐撞性;鉴定新材料和新工艺;与A版内容对比新增内容有:适用对象;附加考虑;附录3关于复合材料和工艺的变更;具体更新内容有:材料规范、工艺规范、质量控制;结构保护;设计值、结构细节;静力试验;损伤容限评定;持续适航;耐撞损性;闪电防护;增补内容有:颤振和其他气动弹性不稳定验证;在结构适航性方面,FAA使用咨询通告规定,申请人使用MIL-HDBK-17(Military Handbook 17,军用手册)中规定的材料性能作为型号符合性审定过程中的材料依据,并且使用美国材料与试验学会(American Society for testing and material,ASTM)的试验标准作为型号审定过程中获取材料性能依据的试验方法。
1.3复合材料适航验证试验程序支撑疲劳和损伤容限并符合适航当局适航规范文件中定义的适航验证试验程序如下:a、CFRP结构部件是由合格的材料和合格的生产过程制备而成,在该部件中人为地引入最大允许制造缺陷(孔隙率、分层等)和最大允许(不可见)冲击损伤;b、在该部件上施加动态载荷,模拟一个完整的设计目标寿命(疲劳阶段)。
c、施加静态载荷,部件不能失效;d、对部件施加可见损伤和更大的冲击损伤;e、在该部件上继续施加动态载荷,或模拟另一个设计服役目标;f、最后进行部件剩余强度试验,要求部件具有承受限制载荷的能力。
1.4碳纤维树脂基复合材料优点a、比强度、比刚度高。
结构能否减重的主要性能;b、可设计性强。
根据使用要求设计,提高结构效率;c、良好的抗疲劳性能好,特别是抗拉疲劳性能,纤维是多路传力路线结构,裂纹不易扩展。
d、抗腐蚀性能好,腐蚀疲劳性能明显优于金属;e、便于大面积整体成型和制造形状复杂零件,可大幅度降低零件数量和连接件数量;f、具有良好的尺寸稳定性,碳纤维的热膨胀系数几乎为零或负数;g、可进行电磁特性剪裁,有隐身功能。
1.5碳纤维树脂基复合材料缺点:a、层间强度低。
容易产生分层破坏,降低承载能力;b、冲击韧性差。
碳纤维复合材料比较脆,抗冲击载荷能力差,容易出现损伤和分层;c、成本较高。
目前碳纤维和芳纶纤维的成本比较高。
2.材料种类2.1树脂基体树脂基体分为热固性树脂和热塑性树脂。
热固性复合材料中常用和性能优良的是环氧树脂和双马来酰亚胺树脂。
常用的热塑性树脂有聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PS)等。
2.1.1热塑性复合材料热塑性复合材料破坏应变高、断裂能高、固化过程可逆。
优点为:固化时间短、边角废料可重新使用,可进行成型后再处理,贮存寿命无限,不需冷藏。
还具有下列优点:a、改善了环境耐受能力,耐温、耐潮;b、便于整体成型和再加工,提高了材料利用率;c、增强了韧性,损伤容限能力好;d、缺点是原材料成本高,工艺性比较难e、缺点是需要高温和加压处理、粘性极差。
碳纤维增强PPS的力学性能低于响应PEEK的力学性能(PPS拉伸强度75-85MPa,PEEK拉伸强度90-100MPa)。
2.1.2热固性复合材料热固性树脂破坏应变低、断裂能低、固化过程不可逆;优点是固化温度比较低,与纤维浸润湿性好,可构造复杂形状,可用液态树脂制造。
缺点是固化时间长,贮存寿命有限(需要冷藏)。
飞机承力结构上一般选用的是热固性环氧树脂,热塑性用的比较少。
125摄氏度和180摄氏度这两种环氧树脂体系已经经过鉴定的。
环氧树脂的黏度范围大,适用于不同的制造工艺和固化过程,适用于热压罐成型、真空袋成型、树脂传递模塑成型和拉挤成型,固化温度从室温至180℃。
主要缺点是吸湿性强,尤其是在高温下,水分使玻璃化转变温度降低。
酚醛树脂具有优异的绝缘性能、耐湿性和良好的电性能。
一般用于内饰,要求使用材料低烟、低毒、阻燃性好等。
聚酰亚胺树脂(PI)包括热固性和热塑性两类,热固性聚酰亚胺具有优异的热氧化稳定性和良好的综合力学性能,耐温较高,可达到300-400℃,用于高超声速飞机和发动机上。
已进入商品化的有PMR-15和PMR-II等。
但其成型工艺较环氧树脂差,其固化需要很高的固化温度,通常超过290℃。
双马来酰亚胺树脂(BMI)具有良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低等特性。
与环氧树脂相比,主要优点是较高的玻璃化转变温度,可高达260℃-320℃,而高温环氧树脂通常低于260℃。
还具有较高的伸长率2%-3%,环氧树脂伸长率1%-2%。
成型工艺和环氧树脂类似,适用于热压罐、注射模塑法、树脂传递模塑等,成本一般比环氧树脂高。
主要用于耐高温零部件。
预浸料一般现在用的最多的是热固性树脂。
2.1.3树脂材料性能对比与环氧树脂相比,热塑性树脂表现出优异的热湿强度性能(PEEK室温最大吸湿率在0.5%,增韧环氧树脂在1-5%)。
热塑性树脂材料的面内剪切强度和断裂韧性比环氧树脂优异。
拉伸模量相近,2.2增强纤维飞机用增强材料的基本形式是丝束(连续纤维束)及织物。
丝束是增强材料的最基本形式,用于制备单向带。
织物可分为无纬布、平纹布、缎纹布。
主承力复合材料结构中处于支配地位的纤维材料是碳纤维,一般按照强度性能分为低模、中模、高模。
芳纶纤维容易吸湿,仅限于特殊用途。
玻璃纤维能提供较高强度,成本低,但是模量相当于碳纤维的1/3到1/4,密度比较高,减重优势不明显,很少的民机结构采用玻璃纤维。
2.2.1碳纤维代号:高强碳纤维(HT),最常用的拉伸模量240GPa,拉伸强度3600MPa。
HM:高模量;HT:高强;HST:高失效应变;IM:中模量;LM:低模量;碳纤维丝束包括1K(1束1000根单丝),3K、6K、12K、24K。
日本东丽公司(Torayca)碳纤维分两个系列,T系列和M。
T系列表示的是拉伸强度,M系列表示的是模量。
牌号:T300、T800、T1000。
T300拉伸强度3530MPa;拉伸模量:235GPa;密度1.76g/cm*3;T800拉伸强度5590MPa;拉伸模量:294GPa;密度1.8g/cm*3;AMMS 3103;复合材料标准:advanced Materials and mechanical sciense。
普通碳纤维,比强度1.74,比刚度130。
一般民用产品和一般航空结构。
中强碳纤维(如T300、T500),比强度1.8-2.7,比刚度130-170。
用于民机结构、军机一般结构。
高强高韧碳纤维(如T800、T1000),比强度3.1-3.9,比刚度160-170。
用于航空、航天主要受力结构。
高模碳纤,比强度0.95-1.35,比刚度210-330。
维用于重量控制很严、刚度要求很高的结构,如航天飞机机械臂。
2.2.2玻璃纤维高强玻璃纤维(如S玻璃纤维),比强度1.04,比刚度32.1,断裂应变3.25%,用于透波类结构(雷达罩)和耐冲击类结构。
用作碳纤维和金属接触处的电绝缘层。
2.2.3芳纶纤维芳纶纤维是一种有机合成纤维,具有高强度、高模量、耐热性能好、阻尼性能好;化学稳定性和热稳定性好。
主要缺点是吸湿性强、压缩强度低,和树脂结合界面性能略差。
芳纶纤维首先由美国杜邦(Dupont)化学公司研发,Kevlar-149比kevlar49大大改善了吸湿性能。