帽形长桁先进拉挤成型技术研究

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1、中图分类号：TB332论文编号：102870618-SZ055学科分类号：085204硕士学位论文帽形长桁先进拉挤成型技术研究研究生姓名陈以传专业类别工程硕士专业领域材料工程指导教师齐俊伟高级工程师南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyResearchontheTechnologiesofAdvancedPultrusionforHatSt

2、iffenersAThesisinMaterialsEngineeringByChenYichuanAdvisedbyQiJunweiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授

3、权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要采用帽形长桁加强的复合材料加筋壁板结构由于其较高的比刚度、比强度和结构稳定性，广泛应用于大型航空结构中。随着大型航空器的发展，对于超长帽形长桁的制备有极大的需求。先进拉挤成型（AdvancedPultrusion，简称ADP）技术可以低成本实现短模具制造长型材的目的。本文针对帽形长桁的先进拉挤成型技术进行相关研究，设计ADP系统装置

4、，制定拉挤工艺，进行长桁制备并针对缺陷进行系统优化。（1）针对帽形长桁的铺层设计要求，设计了料卷自动铺叠方案；为了保证先进拉挤成型中±45°和90°方向铺层实现带张力放料，设计料卷分组和铺带方案进行料卷的自动铺覆，通过料卷布置和张力控制实现了预浸料的带张力自动铺叠。（2）对帽形长桁的预成型过程进行分析，确定了使用预成型模具的方式进行预浸料变形控制的方案；建立预浸料预成型过程的变形模型，并对纤维路径进行纵向和横向规划，完成预成型模具的设计，最终得到的预成型模型表面纤维横向线长相等，纵向线长变化率最大为0.61‰。针对多层数预浸料在预成型过程中R角区层间滑移

5、的现象，研究预成型工艺以降低层间滑移阻力并确定了预成型温度为100℃；对在所设计的预成型模具和工艺下制备的预制体进行金相检测，制件截面纤维在R角区过渡光滑，无褶皱劈裂等缺陷验证了预成型方案的可行性。（2）针对先进拉挤系统的特点，通过试样的DSC实验确定制件固化工艺，固化温度为181℃，固化时间为30min；对长桁预制体的型面成型压力进行分析并提出软模/硬模复合加压工艺，使用有限元分析计算确定软模尺寸，保证制件型面受压均匀；规划热压装置的加热方案，实现了温度的精确控制。（4）设计牵引装置实现制件的步进式前进，并完成ADP系统的搭建；以PLC为主控单元对AD

6、P系统各机构动作进行时序控制，保证了设备的自动化运行，开发触摸屏操作界面实现了人机交互。进行了帽形长桁的初期试制并分析制件表面的步进纹缺陷，提出预处理工艺并通过设计实验确定了预处理温度为160℃，预处理压力为0.3MPa；工艺改进后再次进行长桁的制备，最终所得制件表面质量完好，步进纹缺陷消失，满足要求。关键词：复合材料，帽形长桁，先进拉挤，预成型，预处理I帽形长桁先进拉挤成型技术研究ABSTRACTThecompositestiffenedwallstructurereinforcedwithhat-shapedstiffenersiswidelyuse

7、dinlargeaeronauticalstructuresduetoitshighspecificstiffness,specificstrengthandstructuralstability.Withthedevelopmentoflargeaircraft,thereisagreatdemandforthepreparationofextralonghatstiffeners.AdvancedPultrusion(AdvancedPultrusion,ADP)technologyenablestheproductionoflongprofiles

8、withshortdiesatlowcost.Inthispaper,there