[发明专利]一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法

说明书

本发明涉及一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，该方法包括：确定制件纤维含量及填充区的形状尺寸参数；依据填充区的形状尺寸参数，设计拉挤模；确定填充芯材的材质并计算其用量；利用拉挤模对填充芯材进行预定型；控制预定型填充芯材的质量。该整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法的目的是解决如何控制填充芯材纤维含量以及在填充芯材成型过程中填充芯材与制件填充区的匹配度低的问题。

技术领域

本发明涉及树脂基复合材料制造技术领域，具体涉及一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法。

背景技术

加筋壁板是飞机复合材料壁板常用的结构形式，在满足结构强度和刚度的前提下，通过减少复材壁板的蒙皮厚度、增加长桁或隔框等方式，可以更好的发挥复合材料的可设计性，进一步提高复合材料结构的减重效率。伴随先进复合材料在飞机结构上越来越多的应用，提高制造效率、降低制造成本成为复合材料领域向纵深发展的一大重要趋势。复合材料整体成型技术可以将多根长桁、隔框等与复材蒙皮一起固化，成型效率高。尤其是可以结合缝合、编织等三维增强技术的RFI、RTM等液体成型技术，在成型过程中同时实现蒙皮、加筋的界面增强，节省装配工作量，制造成本低，减重效率高，所成型的复合材料结构整体性好，由于整体成型技术在制造成本、制造效率、结构减重等方面存在诸多优势，因而受到越来越多的青睐，面临更多的需求。

在复合材料长桁、隔框等各种加筋形式的结构设计中，为避免型面过度区的应力集中，通常在型面过度区采用圆角进行过度，对于加筋和蒙皮整体成型的结构件，在“T”、“J”、等截面类型的加筋各叠层组之间、或加筋与蒙皮之间沿轴线方向形成细长的空腔，需要采用单向纤维进行填充，所填充的材料即填充芯材在蒙皮与加筋整体成型过程中发挥着压力传递的重要作用，填充芯材的质量及填充量的多少关系到成型后加筋壁板的质量，对于整体成型的加筋壁板结构来讲，填充芯材是其中的一个重要组成部分。传统的填充芯材预定型方法是采用单向预浸料在平台上通过手工方法捻成截面近似圆形的条带，但呈圆形的截面与填充区截面形状、尺寸差距较大，而且手工操作的密实度不足、纤维方向偏差大、质量一致性差，造成成型过程中模具与制件间配合不好，组装不到位，经常出现填充区质量缺陷等问题。另一种改进的填充芯材成型方法是采用模压法，通过预先制备带有沟槽单面开口的填料成型模，将单向带填入填料成型模的沟槽中，在开口的一面盖上均压板进行压实定型，这种方法所成型填充芯材截面形状与填充区相近，但是该方法中按理论计算的填充材料无法全部填入沟槽中，部分填充材料挤在沟槽外，经模压后的填充芯材形状、尺寸、材料量及密实度仍达不到理想状态，制件填充区质量仍不稳定。

因此，发明人提供了一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，通过计算填充区材料用量时考虑制件纤维含量要求，控制填充芯材纤维含量，采用拉挤工艺对填充芯材进行预定型，有效控制所定型填充芯材的截面形状、尺寸，解决了如何控制填充芯材纤维含量以及在填充芯材成型过程中填充芯材与制件填充区的匹配度低的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提供了一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，该方法包括以下步骤：

确定制件纤维含量及填充区的形状尺寸参数；

依据所述填充区的形状尺寸参数，设计拉挤模；

确定填充芯材的材质并计算其用量；

利用所述拉挤模对所述填充芯材进行预定型；

控制预定型填充芯材的质量。

进一步地，所述确定制件纤维含量及填充区的形状尺寸参数，具体包括如下步骤：

分析所述填充区的形状、尺寸，对所述填充区按截面形状、尺寸分类，计算每种填充芯材的截面面积；