(仅供参考)复合材料结构修理-2.4 复合材料结构类型(1)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一般层合板
• 对称层合板和反对称层合板以外的层合板 称为一般层合板。
2.4 飞机复合材料结构类型
2.4.2 复合材料夹芯结构
(1) 夹芯结构构造特点
• 复合材料夹芯结构是由复合材料层合面板 与芯材,通过胶膜(film adhesive)或者用胶 黏剂(Paste adhesives),在一定温度和 压力环境下固化粘结而成的复合材料结 构。
• 铺设顺序通常以紧贴模具型面(tool side) 的铺层作为第一铺层,然后由贴模面向外 依次计数。
737NG 副翼蒙皮铺层角和铺层顺序
(5)层合板的种类
(1)对称层合板 (2)均衡层合板 (3)均衡对称层合板 (4)反对称层合板 (5)一般层合板
对称层合板
• 层合板内中面两侧对应位置的铺层材料相 同、铺层角相等的层合板,称为对称层合 板,如[0/902/0]铺层的层合板。
2.4 飞机复合材料结构类型
2.4.1 层合板结构
(1)层合板构造特点
• 层合板是由纤维布涂覆湿铺层树脂,或者 直接采用单向带或者纤维布预浸料,按照 一定的铺层角和铺层顺序铺叠后,在一定 温度和压力环境下,经过彻底固化形成的 复合材料板。
• 层合板亦称为层压板(laminate)、实心层压 板(solid laminate)或者整体层压板 (monolithic laminate)。
铺层材料
• 铺层材料决定于层合板的载荷大小、载荷 类型、使用环境等。
• 各铺层材料可以是同一种材料,也可能包 含几种材料(即混合铺层Hybrid Composites)。
混合铺层
Hybrid Composites
• 混合铺层目的是以一种纤维的优点弥补另外一种 纤维的弱点,从而得到综合性能较好的材料。例 如:碳纤维和芳纶纤维的热膨胀系数基本相同。 这两种纤维组成的混杂复合材料内应力很小,可 忽略不计。对于强度、刚度要求较高,又有抗冲 击性能要求的结构,可采用碳纤维铺层(抗冲击性 能较差) 中混杂芳纶纤维铺层(韧性较好,抗冲击 性能高) ,可以弥补碳纤维较脆的弱点,从而提高 抗冲击性能。另外,这种混杂复合材料还具有重 量轻的优点 。
均衡层合板
• 铺层的材料相同,铺层角相反(为+θ和- θ)且铺层数相等的层合板,称为均衡层 合板,如[+452 /-452 ]铺层的层合板
均衡对称层合板
• 既均衡又对称的层合板称为均衡对称层合 板
反对称层合板
• 层合板内中面两侧对应位置的两个铺层材 料,但铺层角相反的层合板,称为反对称 层合板,如[0/45/-45/0]铺层的层合板。
按基体类型分、碳等为基体构成的复合材料。
• 金属基复合材料(MMC):以金属为基体 构成的复合材料,如铝基复合材料、钛基 复合材料和铜基复合材料等。
按增强材料的几何形状分类
• 长纤维(连续)增强复合材料 • 短纤维增强复合材料 • 颗粒增强复合材料
按同一复合材料构件中含有增强材 料种类的数量分类
(3) 复材夹芯结构特性
(1) 具有比常规金属结构更高的比强度; (2) 蜂窝夹芯结构与厚度等于上、下面板厚度
之和的平板相比,更高的抗弯刚度; (3) 蜂窝夹芯结构具有较好的隔热和隔音性
能; (4) 具有较强的抗震、抗冲击和耐声疲劳性
能。
(4) 夹芯结构的应用
• 飞机复合材料结构件大多数都采用蜂窝夹 心结构:
铺层取向
• 纤维布或者单向带在铺层时的放置方向, 称为铺层取向(Ply Orientation)。
• 铺层取向用铺层角来表达。铺层纤维布或 者单向带的经向与层合板构件纵向(基准 坐标X)之间的夹角,称为铺层角。
铺层角示意图
铺设顺序
• 铺设顺序(Ply Stacking Sequence)表示制作 复合材料层合板构件时铺层铺设的先后顺 序。
(3)层合板参数
• 铺层数 • 铺层材料 • 铺层取向 • 铺设顺序
铺层数
• 指层合板所含单向带或者纤维布的总层 数。
• 层合板结构承载的大小主要取决于层合板 铺层数:载荷愈大,需要的铺层数就愈 多。
• 复合材料层合板结构的铺层数少则有两 层,多的则有上千层。例如:波音787机翼 梁的铺层数就达到上千层。
层合板构造示意图
层合板原材料
• 湿铺层(Wet Lay up) :
– 纤维布。 – 铺层树脂。不同固化温度对应不同的铺层树
脂。
• 或者,预浸料:
– 单向带。或者 – 纤维布
波音层压板常用原材料
(2) 单层板
• 层合板中的任一铺层称为单层板,它是层 合板的基本结构单元。单层板固化后的厚 度一般约为0.1~0.3 mm。
夹芯结构基本组成部分
• 面板(层合板) • 芯材 • 胶膜,或者胶粘剂
蜂窝夹芯结构图
(2) 常见芯材材料
• 蜂窝芯
– 复材结构主要芯材类型
• 泡沫芯 • 波纹板芯
泡沫芯
• 泡沫芯是用泡沫塑料 (又称多孔塑料)制成 的。飞机上最常用的泡沫塑料是硬质聚氨 酯泡沫塑料。这种泡沫塑料具有重量轻、 强度高、导热系数低、耐油、耐低温、防 振和隔音等优点;并且还具有与多种材料 粘接性良好和能够现场发泡制造的特点, 便于填充形状复杂的构件。
• 单一复合材料
– 同一复合材料构件中只含有一种增强材料的 复合材料,称为单一复合材料。单一复合材 料无需特别说明。
• 混杂复合材料(Hybrid Composites)
– 同一复合材料构件中含有两种或两种以上的 纤维混合或不同纤维的铺层混合构成的复合 材料称为混杂复合材料。混杂复合材料需注 明由哪几种增强材料混杂。
– 雷达罩 – 客舱地板 – 各类装饰面板 – 各类整流罩 – 操纵舵面 – 梁腹板 – 。。。
2.4.3 复合材料结构种类
1. 按增强纤维类型分类 2. 按基体类型分类 3. 按增强材料的几何形状分类 4. 按同一复合材料构件中含有增强材料种类
的数量分类
按增强纤维类型分类
• 碳纤维复合材料(CFRP) • 芳纶纤维复合材料(AFRP) • 玻璃纤维复合材料(GFRP) • 硼纤维复合材料(BFRP) • 陶瓷纤维复合材料