RTM成型Z-Pin增强复合材料T型元件拉脱性能研究

《RTM成型Z-Pin增强复合材料T型元件拉脱性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、复合材料COMPOSITESRTM成型Z—Pin增强复合材料T型元件拉脱性能研究StudyonTensilePull—offTestofZ-PinnedT-JointManufacturedbyRTMProcess中航复合材料有限责任公司马金瑞黄峰赵龙刘强卓鹏【摘要】采用RTM工艺制备了复合材料z．pin增强与未增强的T型元件，并进行了拉脱破坏对比试验，结果表明，z—Pin增强的T型元件的拉脱破坏载荷较未增强的提高了64．8％，本文从试验现象和破坏模式上分析了这种情况产生的原因。关键词：Z-Pin复合材料RTMT型元件【

2、ABSTRACT】TwogroupsofZ-Pinnedandnon—Z-PinnedT-jointcompositesstructuresaremanufacturedbyRTMprocess．Thetensilepull-offtestisperformedandthestrengthofthetwogroupsiscompared．Thetestresultsshowthattensilepull-offloadoftheZ—PinnedT-jointspecimenincreasesby64．8％．Thecaus

3、esareanalyzedbasedontheexperimentalphenomenonandthefailuremodeofthespecimen．Keywords：Z-PinCompositesRTMT-jointDOhl0．160800．issnl671-833x．2015．S1．058为了实现飞机的进一步减重和降低制造成本，航空复合材料结构设计已越来越倾向于采用整体化结构，但整体化结构的界面连接是薄弱环节。为了提高界面抗分层能力，复合材料制件研制过程中可采用多种界面连接方式，如胶接[1-21、机械连接、缝合嘲、

4、z—Pin[4-51等。从公开发表的文献来看，研究工作主要集中在胶接、机械连接、缝合等界面增强复合材料的成型工艺、力学性能和破坏机制等方面。Z—Pin作为界面增强方式，有关数值模拟方面的报道文献比较多，即使是试验验证也主要集中在采用预浸料／热压罐工艺成型Z—Pin增强复合材料典型元件方面。然而，Z—Pin增强干态纤维织物，然后采用RTM成型工艺制备复合材料典型元件，并研究其力学性能和破坏模式的报道较少。本文的主要工作在于采用RTM工艺制备了复合材料界面Z—Pin增强与未增强的T型元件，并且开展了T型元件的拉脱试验，研究界

5、面Z—Pin增强对RTM成型T型元件的承载能力和破坏模式的影响，本文进行的试验58航空制造技术·2015年增刊s1研究对于后续的复合材料整体化设计和制造具有重要意义。1试验材料与工艺T型元件是由3个预成型体组元(子层1、子层2和子层3)和R区填充物通过RTM工艺一次浸渍成型。Z—Pin与未Z—Pin增强的T型元件试验件具有相同的材料体系，铺层顺序，铺层数和几何尺寸。材料体系为U7192／QY8911一IV。T型元件关于轴线几何对称，试验件底板蒙皮子层1铺层数为20层，铺层比例(00，±450／900)为(50140110

6、)。试件筋条子层2和子层3铺层数均为9层，铺层比例(00／±450／900)均为(22／67／11)。Z—Pin增强的T型元件是指子层2、3与子层1界面采用Z—Pin方式增强，Pin针材料采用T300碳纤维，双马树脂，Pin针直径为0．5ram，T型元件试样单侧凸缘的Pin针行数为7行，“行距(￡)X列距(Js)”为“3mmX3ram”，Pin针垂直于铺叠表面，沿厚度方向Z—Pin，内侧Pin钉距离对称面的距离D为7mm，两侧都进行Z—Pin增强处理。试验件的几何参数见图1。一：基；ff：：：gqI一●—_十一图1T型元

7、件的几何参数Fig．1GeometricparametersofT-jointCOMPOSITES复合材料2拉脱性能试验T型拉脱性能元件的夹持及加载方式见图2，两端夹持方式为固支。两端持长施加拉伸载荷炙持，夹两端夹长蔓30mm长度3。上Z图2支持及加载图Fig．2Supportandloadingdiagram试验机的下夹头固定蒙皮部分，上夹头夹持试验件的腹板，将其拉脱。试验件装夹时，必须保证上夹头施加载荷的作用线方向垂直于蒙皮，通过试件中心线。蒙皮两端夹持长度为30mm。3试验结果与分析所用的试验都在室温条件下进行，试

8、验使用的试验机是Z100电子万能试验机，精度等级0．5级。将试验件及试验夹具组合件安装在试验机后，调整试验机的零点，选取2mm／min左右的加载速度并按选定的加载速度，对试样施加拉脱载荷，均匀加载，连续记录载荷及位移。每种试验件的类型为5件。对未z—Pin增强的T型元件进行拉脱试验。通过试验观察，发现裂纹首先出现在三