摘要：连续碳纤维增强热塑性聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)具有抗冲击、易修复、耐高温等优异特性,是新一代航空航天热端结构的优选材料。PEEK基体的结晶特性使其在高于玻璃化转变温度(143℃左右)时仍具有较强承载能力,因此,CF/PEEK复合材料能够在200℃条件下长期服役。然而,CF/PEEK复合材料的成型温度域宽、服役温度范围广,高温条件下PEEK树脂会逐渐松弛,导致CF/PEEK复合材料呈现出与时间、温度、加载历史相关的各向异性黏弹性,对复合材料结构成型过程与服役历史的精细化设计带来了挑战。现有复合材料高温预测模型主要基于弹塑性本构的刚度折减方法,未充分考虑材料的各向异性松弛行为。发展了一种描述CF/PEEK复合材料力学性能随时间、温度演化的各向异性黏弹本构模型。通过表征热塑性PEEK树脂的松弛模量主曲线,基于广义Maxwell黏弹模型,获取泛温度域(25~200℃)热塑性PEEK的黏弹性本构参数,结合复合材料等效力学性能的半经验解法,给出了三维复合材料各向异性黏弹本构模型。通过与CF/PEEK复合材料的横向高温松弛实验和代表性体积单元(RVE)仿真模拟结果比较,证明了该模型的有效性。这一本构模型可用于CF/PEEK复合材料结构的成型过程仿真和高温力学性能设计。

摘要：在复合材料成型过程中,预浸料/预浸料和预浸料/模具之间的摩擦滑移行为会导致褶皱、孔隙等缺陷,严重影响构件力学性能。然而复杂构件成型过程中预浸料层间摩擦行为影响因素众多,现有理论模型涵盖的工艺参数有限,导致成型工艺仿真精度低,无法满足高质量成型要求。本文设计了面向多工艺参数的碳纤维预浸料摩擦试验方法,研究了速率、法向力、黏度、表面粗糙度、接触材料、纤维方向等工艺参数对摩擦系数的影响规律,以典型纤维方向0°/45°/90°为例,揭示了不同纤维方向的界面摩擦机制。为实现多工艺参数下摩擦系数的快速、准确预示,建立了基于支持向量回归(SVR)的预浸料摩擦系数预示模型。开展相对纤维方向为[30°/0°]和[60°/0°]的预浸料/预浸料界面摩擦系数的试验和预测,两者偏差小于9%。

摘要：热塑性复合材料预制体的赋形质量直接影响结构件的制造质量。由于热塑性基体具有较高的熔融温度和黏度,赋形工艺温度设计不合理会导致褶皱等赋形缺陷,给热塑性复合材料结构高质量成型带来了挑战。现有的热塑性预浸料热成型研究主要基于连续介质力学、离散元、半离散元法,通过建立多机制耦合的本构模型分析热塑性预浸料的各向异性大变形行为,未充分考虑工艺调控对赋形宏观变形过程中褶皱缺陷的影响。发展了一种热塑性预浸料宽温域赋形褶皱缺陷仿真方法。通过表征热塑性机织物预浸料在不同温度、载荷下的力学性能,获取宽温域热塑性预浸料本构参数,基于非正交本构模型,提出了温度对热塑性预浸料赋形褶皱缺陷的作用规律,揭示了赋形过程中宽温域褶皱缺陷的变形机制,获得了赋形温度优化调控方案。研究结果表明:褶皱缺陷的萌生和演化过程由不同温度下的面内剪切和压缩变形行为共同影响,预浸料的褶皱缺陷变形程度随温度的增加而减弱,非正交本构模型的模拟结果与实验结果基本一致。

摘要：结合某航天复杂柔性装备结构设计复杂、装调繁琐易出错等问题,采用DELMIA仿真平台研究其装配过程,通过对该装备结构组成与装配工艺分析,搭建基于DPM模块的PPR模型并进行人机工程仿真,分析其装配工艺、路径及顺序的合理性,操作人员工作姿态舒适性,并生成相应三维装配演示,为技术人员作装配工艺设计提供参考,为现场实际装配提供方便的指导。

摘要：深低温阀门多为常温设计,低温服役。宽温域引起的结构变形将诱发阀门导向卡滞、密封泄漏等安全问题。采用有限元分析方法获取阀门导向副配合部位变形量,提出迭代镜像补偿方法解决深低温服役的阀门导向副变形超差问题。经分析,在深低温工况下阀门配合间隙均超出设计允许值,导向行程最大时配合间隙减小17.95%至16.41μm;补偿后导向副配合间隙变形量控制在1μm内,满足深低温工况下阀门形状设计要求,验证了迭代镜像补偿方法的有效性。