一种用于复合材料整体结构填充区的增强芯材

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1、一种用于复合材料整体结构填充区的增强芯材AReinforcedCore—MaterialUsedinBermudaTriangelofIntegralStructureofComposites北京航空制造工程研究所梁宪珠常海峰孙占红【摘要】介绍了可添加于整体结构填充区的ZXCl90、ZXCl95增强芯材以及添加这种增强芯材接头试验件的制造工艺与拉伸强度试验方法。给出了试验件的拉伸初始损伤载荷和破坏栽荷。试验结果表明：ZXCl90、ZXCl95增强芯材与单向带预浸料相比，其接头试验件沿腹板方向的拉伸强度有大幅度提高。关键词：复合材料整体结构填充区增强芯材静

2、力试验『ABSTRACTlAnewkindofreinforcedcore．materialfilledintheBermudaTriangleofintegralstructRrenamedZXCl90、ZXCl95，aswellasthemanufacturingtechnologyandtestingmethodofmechanicalpropertiesofiointsfilledwiththisreinforcedcore．materialareintro．duced．Theinitialdamageloadandfailureloadofio

3、intsarepresented．Thetestresultsshowthatcomparedtothejointsfilledprepreg，thetensileperformanceofthesejointswiththereinforcedCOre．materialZXC190、ZXC195alongthewebdirectionhadbeensignificantlyincreased．Keywords：CompositesIntegralstructureBer-mudaTriangelReinforcedcore-materialStatic

4、test复合材料整体结构可以减少机械连接，降低结构重量和装配成本，提高结构寿命和隐身性能，已在国外和国内先进战斗机结构中得到应用，如美国的F-35联合攻击战斗机采用了基于竹胶接接头的前机身结构[11，欧洲的EF-2000战斗机机翼采用了下蒙皮和纵墙整体成型填充材的结构【21以及我国的某战斗机采用的基于竹胶接接头的垂直安定面结构等。美国在ROCSS、CAI、ALAFS等一系列轻质、高效、低成本复合材料计划中，均将复合材料整体结构的设计和制造作为了研究重点13-4]o复合材料整体结构的难点是如何将两个或两个以上的结构元件组合为一体，并保证整体结构具有令人满意

5、的承载和传载能力。近年来，北京航空制造工程研究所在研究中发现，整体结构接头沿腹板方向的承载和传载能力除了与填充区的半径尺寸有一定关系外，添加在填充区内的材料对其承载和传载能力也有影响，在填充区中添加ZXCl90、ZXCl95增强芯材可大幅度提高了整体结构接头沿腹板方向的拉伸强度。1飞行器复合材料整体结构1．1壁板整体结构壁板整体结构是指蒙皮与长桁采用共同化、胶接共同化、二次胶接成型工艺或者液体成型工艺制造的结构，壁板截面及填充材料位置示意见图1。1．2盒型整体结构盒型整体结构是指蒙皮与骨架采用共固化、胶接共固化、二次胶接成形工艺或者液体成型工艺制造的T型

6、或丌型接头结构。本课题研究的底边连续T型接头截面及填充材料位置示意见图2。2T型接头试验件本试验中用到的填充材料包括：其型碳纤维单向62航窄制造技术·2010年第2期蒙皮图l壁板截面及填充材料位置Fig．1PanelsectionandtheIocationofthefillers桁RESEARCH学术论文图2T型接头截面及填充材料位置Fig．2SectiondiagramofT-shapedjointandthelocationofthefiller带、J—l18发泡结构胶粘剂以及ZXCl90、ZXCl95增强芯材，其中ZXCl90、ZXCl95增强芯

7、材规格见表1。试验件材料、铺层及数量见表2，结构尺寸见图3。试验件制造工艺见表3。试验件要求进行无损检测，填充材料及其与各元件界面间不能有缺陷；其余区域要符合HB7224—95要求。3力学性能试验3．1T型接头试验件的拉伸、弯曲、剪切试验由T型接头试验件的拉伸、弯曲、剪切力学性能试验分析可知，当T型接头承受沿腹板方向的拉伸载荷时，填充区部位是其薄弱环节15J。通过T型接头试验件的拉伸试验可考核填充区添加不同填充材料的拉伸强度的差异，相对来说，添加不同填充材料的T型接头试验件的弯曲和剪切强度差异较小。因此，本课题只对T型接头试验件的拉伸强度试验结果进行了对

8、比分析。3．2拉伸试验试验件的夹持位置装夹试验件时，应确保载荷作用线通过试验件腹