国产高强中模碳纤维及其增强高韧性树脂基复合材料研究进展 被引量：35

1

作者 包建文 钟翔屿 +6 位作者 张代军 彭公秋 李伟东 石峰晖 李晔 姚锋 常海峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期33-48,共16页

高强中模碳纤维增强复合材料是当前及未来相当长时期内主要的航空结构复合材料。借鉴国外高强中模碳纤维及其高韧性复合材料发展经验,在国内高强型碳纤维复合材料成熟经验的基础上,实现了高强中模T800级碳纤维规模化生产,系统分析了与... 高强中模碳纤维增强复合材料是当前及未来相当长时期内主要的航空结构复合材料。借鉴国外高强中模碳纤维及其高韧性复合材料发展经验,在国内高强型碳纤维复合材料成熟经验的基础上,实现了高强中模T800级碳纤维规模化生产,系统分析了与国产高强中模碳纤维匹配的树脂基体、预浸料及其复合材料技术现状。国产T800H级碳纤维增强高韧性环氧树脂基和双马树脂基复合材料抗冲击性能达到国外同类复合材料的水平,高韧性环氧树脂基复合材料的耐湿热性能优于国外同等韧性的复合材料。国产T800H级碳纤维增强高韧性复合材料预浸料具有优异的工艺性能,可同时满足手工铺贴、自动铺带和自动铺丝3种铺放工艺要求。在T800级复合材料成熟应用的基础上,未来主要发展高压缩强度、高模量和基于BVID的高冲击韧性高强中模碳纤维复合材料。 展开更多

关键词 高强中模碳纤维 高韧性树脂基复合材料 冲击后压缩强度 自动铺带工艺 自动铺丝工艺

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先进复合材料自动铺丝设备研究现状与发展趋势 被引量：1

2

作者 李俨 蒋君侠 +1 位作者 何玉筱 汤斯佳 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第12期74-83,共10页

先进的复合材料由于其高比强度、比模量、大幅减重和良好的耐腐蚀性,已被广泛用于航空航天工业及其他领域。自动铺丝机是实现自动铺丝的必要设备,是影响铺放质量和生产效率的重要环节。因此,研发和改进自动铺丝机,成为制造复合材料复杂... 先进的复合材料由于其高比强度、比模量、大幅减重和良好的耐腐蚀性,已被广泛用于航空航天工业及其他领域。自动铺丝机是实现自动铺丝的必要设备,是影响铺放质量和生产效率的重要环节。因此,研发和改进自动铺丝机,成为制造复合材料复杂构件的最关键的课题之一。本文针对近年来国内外的自动铺丝设备,重点围绕铺丝机机床主体结构、纱架形式、铺丝头压力系统、加热系统与张力系统等方面,对当前自动铺丝机的研究与应用现状进行论述与分析,总结了国内外自动铺丝设备的研究成果,分析了国内外铺丝设备的优势与不足,最后探讨并总结了自动铺丝设备未来的发展趋势,为铺丝机的设计与优化提供了一个参考方向。 展开更多

关键词 自动铺丝技术(afp) 先进复合材料 自动铺丝机 铺丝头 预浸料丝束 自动铺丝工艺

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复合材料自动铺放技术的研究进展及其工艺特点分析 被引量：6

3

作者 徐志明 《电气自动化》 2018年第1期88-91,共4页

首先分析了自动铺放技术的国内外研究进展,重点介绍了上海电气于2016年收购德国宝捷自动化公司最新研制的自动铺放设备的技术特点;然后对纤维自动铺放技术与树脂传递模塑技术的工艺流程及优缺点进行了比较;最后分析了纤维自动铺放技术... 首先分析了自动铺放技术的国内外研究进展,重点介绍了上海电气于2016年收购德国宝捷自动化公司最新研制的自动铺放设备的技术特点;然后对纤维自动铺放技术与树脂传递模塑技术的工艺流程及优缺点进行了比较;最后分析了纤维自动铺放技术的铺放头结构、工艺流程、及铺放路径规划等工艺特点。 展开更多

关键词 复合材料 纤维自动铺放(afp) 自动铺带(ATL) 上海电气 宝捷自动化

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自动铺丝成型构件缺陷在线检测技术进展 被引量：4

4

作者 丁希仑 罗伟恒 +3 位作者 刘斐 王国栋 陈维强 张武翔 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1721-1733,共13页

自动铺丝(AFP)工艺为连续纤维增强复合材料结构提供了高效和稳定的成型方法,但铺放工艺参数和成型装备性能的不稳定极易造成制件出现间隙、重叠、纤维波纹等各类缺陷,从而严重影响整体结构的机械性能及使用寿命,因此,利用在线检测系统... 自动铺丝(AFP)工艺为连续纤维增强复合材料结构提供了高效和稳定的成型方法,但铺放工艺参数和成型装备性能的不稳定极易造成制件出现间隙、重叠、纤维波纹等各类缺陷,从而严重影响整体结构的机械性能及使用寿命,因此,利用在线检测系统对成型过程中铺层表面或内部缺陷进行实时识别与评估尤为重要。归纳了复合材料铺放过程中常见缺陷的产生原因、表现形式及其对结构产品综合性能的影响。基于不同检测原理综述了复合材料制件自动铺丝成型过程在线检测系统的发展及应用特点,涵盖激光技术、可见光图像技术、热成像技术及布拉格光纤光栅技术等。总结了当前在线检测系统存在的问题,并展望了其未来发展趋势。 展开更多

关键词 连续纤维增强复合材料 自动铺丝(afp) 缺陷 在线检测技术 识别方法

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自动铺放工艺制备罐外固化复合材料的力学行为 被引量：5

5

作者 董安琪 肇研 赵新青 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1095-1104,共10页

针对碳纤维增强树脂基复合材料IM7/CYCOM5230-1罐外固化预浸料,研究了自动铺放(AFP)罐外固化(OOA)预浸料的制备过程并优化了铺放工艺参数,采用热分析手段研究了CYCOM5230-1树脂固化动力学及黏度特性,在此基础上开发了一种短时固化工艺,... 针对碳纤维增强树脂基复合材料IM7/CYCOM5230-1罐外固化预浸料,研究了自动铺放(AFP)罐外固化(OOA)预浸料的制备过程并优化了铺放工艺参数,采用热分析手段研究了CYCOM5230-1树脂固化动力学及黏度特性,在此基础上开发了一种短时固化工艺,并评价了基于此工艺制备的OOA复合材料力学性能。结果表明,AFP铺放过程中预浸料间缝隙会影响OOA复合材料的成型质量,采用铺放压力为180N、加热温度为50℃、铺放速率为0.20m/s的铺放参数,可获得表面平整、成型质量优异的复合材料样件。热分析结果表明,罐外固化CYCOM5230-1树脂室温黏度大,满足OOA工艺中真空压实排气需求。短时固化工艺可达到与典型固化工艺相同水平固化度,提升了固化效率,且制备的复合材料可以达到59%的纤维体积分数及低于0.5%的孔隙率,其力学性能与典型固化工艺制备的复合材料相当,并且能够达到热压罐复合材料的水平。 展开更多

关键词 固化工艺 自动铺放工艺(afp) 罐外固化(OOA) 力学性能 破坏模式 微观结构分析

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基于改进CenterNet的AFP铺层表面缺陷检测 被引量：4

6

作者 王璇 康硕 朱伟东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期202-212,共11页

针对利用可见光图像检测AFP铺层表面缺陷受光源条件差、预浸纱纹理对比度低等因素影响,检测结果不理想,提出一种基于改进CenterNet的AFP铺层表面红外图像缺陷检测方法,提高AFP铺层表面缺陷检测性能。首先,针对CenterNet模型参数数量过... 针对利用可见光图像检测AFP铺层表面缺陷受光源条件差、预浸纱纹理对比度低等因素影响,检测结果不理想,提出一种基于改进CenterNet的AFP铺层表面红外图像缺陷检测方法,提高AFP铺层表面缺陷检测性能。首先,针对CenterNet模型参数数量过多而工控机硬件配置有限的问题,提出利用基于ASFF的轻量级MobileNetV3作为骨干网络,构建轻量级anchor-free检测模型AFPCenterNet,减少网络参数数量的同时降低计算机存储资源占用率。然后,针对高斯核函数带宽参数的求解,提出一种根据ground-truth bounding box长宽比自适应调整带宽参数的方法,减小负样本数量,降低网络模型的损失误差。实验结果表明,改进后的AFP-CenterNet在AFP红外数据集上的AP为90.2%,模型内存容量为12.9 MB,使用GPU加速时单张检测时间为52 ms。和原有的CenterNet骨干网络相比,AFP-CenterNet检测精度略差于DLA-34,和ResNet-101相当,比ResNet-18高7.7%,内存占用率和DLA-34、ResNet-101、ResNet-18相比分别降低83.2%、93.6%和78.6%。和SSD、YOLOv3相比,AFP-CenterNet模型的AP分别提升9.6%和8.3%,内存占用量降低85.1%和94.5%。在不使用GPU加速的条件下,改进后的AFP-CenterNet的检测速度和CenterNet、SSD、YOLOv3相比提高近一倍,具有明显的检测优势。 展开更多

关键词 自动纤维铺放(afp) 红外图像 缺陷检测 CenterNet afp-CenterNet

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模压成型CF/PEKK与自动铺丝CF/PEEK热塑性复合材料对比研究 被引量：5

7

作者 刘亚男 刘晨晓 +2 位作者 朱明浩 李来鑫 冯荣欣 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第11期50-57,68,共9页

以CF/PEEK和CF/PEKK热塑性复合材料为研究对象,对其适用的低成本模压成型、自动铺丝结合模压两步法原位成型工艺进行初步探索,并对两种热塑性复合材料体系的基本特性、成型质量与性能进行对比分析。首先采用幅宽305mm的CF/PEKK体系开展... 以CF/PEEK和CF/PEKK热塑性复合材料为研究对象,对其适用的低成本模压成型、自动铺丝结合模压两步法原位成型工艺进行初步探索,并对两种热塑性复合材料体系的基本特性、成型质量与性能进行对比分析。首先采用幅宽305mm的CF/PEKK体系开展模压成型工艺研究,发现冷却速率对短梁强度影响不大,而成型压力对短梁强度有一定影响,在成型压力2.0MPa、成型温度370℃、冷却速率-15℃/min工艺条件下其短梁强度达到(135.65±4.72)MPa,纤维含量达到61.8%,成型质量良好。同时对于6.35mm宽CF/PEEK窄带,初步探索其自动铺丝结合模压两步法原位成型工艺,发现与模压成型CF/PEKK同等工艺条件下,所得CF/PEEK层合板成型质量良好,破坏模式与CF/PEKK体系相近,但是短梁强度较低,微观破坏行为有一定差异。研究结果可为热塑性复合材料应用于航空主承力结构的材料和工艺选择提供基础数据和技术参考。 展开更多

关键词 热塑性复合材料 模压 自动铺丝 聚醚醚酮 聚醚酮酮

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面向复杂回转体的T700级碳纤维/双马树脂材料铺放适应性 被引量：4

8

作者 谢林杉 陈浩然 王浩宇 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期289-298,共10页

为了研究面向复杂回转体的T700级碳纤维/双马树脂材料的铺放适应性,测试了3种T700级碳纤维/双马树脂材料的T型剥离强度及悬垂性,进行了曲率铺放性能对比研究,确定了最佳的T700级碳纤维/双马树脂材料。针对该材料,研究了不同工艺参数(铺... 为了研究面向复杂回转体的T700级碳纤维/双马树脂材料的铺放适应性,测试了3种T700级碳纤维/双马树脂材料的T型剥离强度及悬垂性,进行了曲率铺放性能对比研究,确定了最佳的T700级碳纤维/双马树脂材料。针对该材料,研究了不同工艺参数(铺放温度、铺放压力、铺放速度)在不同转向半径下对铺放质量的影响,并提出一种新的铺放质量评定方法。材料对比实验结果表明,在一定范围内,适当提高材料的刚性和层间黏结力对材料的铺放性能有明显改善,其中提高层间黏结力效果更加显著,并最终选用T700级碳纤维/双马树脂材料3作为复杂回转体的铺放材料。工艺优化实验发现,当铺放速度小于32mm/s时,极限转向半径降低至1 000mm。结合铺放效率,获得复杂回转体的最佳铺放工艺参数为F=800N、T=40℃、v=32mm/s,且在2h内进行下层铺放,从而提高铺放质量及铺放效率,解决工程化应用问题。 展开更多

关键词 自动铺丝 T700级碳纤维/双马树脂材料 复杂回转体 工艺参数 极限转向半径

原文传递

自动铺丝加热均匀性及其对复合材料性能的影响 被引量：4

9

作者 邓琳蔚 普远瞩 +2 位作者 张少秋 杨恒 韩妙玲 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第9期85-92,共8页

自动铺丝技术是目前最先进的高性能航空航天复合材料构件成型工艺之一,为了进一步研究复合材料自动铺丝工艺中加热温度对复合材料性能的影响规律,建立了自动铺丝过程中的红外加热系统传热模型,基于该模型对自动铺丝工艺温度控制方法和... 自动铺丝技术是目前最先进的高性能航空航天复合材料构件成型工艺之一,为了进一步研究复合材料自动铺丝工艺中加热温度对复合材料性能的影响规律,建立了自动铺丝过程中的红外加热系统传热模型,基于该模型对自动铺丝工艺温度控制方法和铺层中温度分布均匀性进行了分析,并通过试验研究了加热温度对复合材料性能的影响。研究结果表明铺层加热温度是影响复合材料性能的关键工艺参数,当设定加热温度为35℃时,论文中所制作的复合材料试件的拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度分别提高了20.9%、12.4%和4.9%。由于加热不均匀导致的铺层局部温度过高而产生的预浸丝束预固化和在局部压力温度共同作用下部分树脂流动导致的贫树脂区域的出现很可能是影响复合材料性能的原因之一。 展开更多

关键词 自动铺丝 红外加热 均匀性 复合材料 力学性能

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热固性复合材料铺丝构件力学行为研究进展 被引量：1

10

作者 徐强 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第23期22-31,共10页

复合材料自动铺丝(Automated fiber placement,AFP)技术是一种低成本、高性能的先进复合材料自动化制造技术。为充分利用预浸料铺放变形及黏合特性来改善铺放质量,从预浸料丝束变形–黏合行为与工艺参数的关联机制和典型工艺缺陷对构件... 复合材料自动铺丝(Automated fiber placement,AFP)技术是一种低成本、高性能的先进复合材料自动化制造技术。为充分利用预浸料铺放变形及黏合特性来改善铺放质量,从预浸料丝束变形–黏合行为与工艺参数的关联机制和典型工艺缺陷对构件力学行为影响机理两个方面对国内外研究现状进行综述,分析了工艺参数与工艺缺陷对复合材料铺丝构件力学行为的影响机制;最后,提出了与复合材料铺丝构件力学行为相关的研究内容和科学问题。 展开更多

关键词 复合材料 自动铺丝 典型缺陷 工艺参数 力学行为

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基于热熔法的铺丝用预浸纱含胶量控制

11

作者 徐挺 李勇 +2 位作者 还大军 闫西涛 肖军 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期745-751,共7页

针对轨道飞行器用高模量碳纤维复合材料品种多、批量小、质量要求高的特点,研究自动铺丝用预浸纱制备的质量控制方法。研究了直接热熔法中不同工艺参数对预浸纱含胶量的影响规律,运用正交试验定量分析了诸因素的影响程度,研究结果表明:... 针对轨道飞行器用高模量碳纤维复合材料品种多、批量小、质量要求高的特点,研究自动铺丝用预浸纱制备的质量控制方法。研究了直接热熔法中不同工艺参数对预浸纱含胶量的影响规律,运用正交试验定量分析了诸因素的影响程度,研究结果表明:限位辊与擦胶辊间隙对含胶量的影响最大,其次分别为收卷速率、树脂温度、差速比、放纱张力;制备HS40/CY-10W高模量碳纤维/氰酸酯预浸纱的最优工艺参数为:两辊间隙0.15mm、收卷速率12.56m/min、树脂温度100℃、差速比60%、放纱张力13N。制备的预浸纱宽度稳定、含胶量为34.0±1.0%、离散系数≤0.79%,满足铺丝用精密预浸纱要求。 展开更多

关键词 自动铺丝 热熔法 预浸纱 含胶量

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国内复合材料自动铺放技术发展 被引量：28

12

作者 黄文宗 孙容磊 +3 位作者 张鹏 连海涛 李丽丽 刘艳伟 《航空制造技术》 北大核心 2014年第16期84-89,共6页

复合材料自动铺放技术主要包括自动铺带技术和自动铺丝技术。国内自动铺放技术起步较晚,目前研究的单位主要有南京航空航天大学、武汉理工大学、哈尔滨工业大学、天津工业大学、哈尔滨飞机工业集团有限责任公司、北京航空制造工程研究... 复合材料自动铺放技术主要包括自动铺带技术和自动铺丝技术。国内自动铺放技术起步较晚,目前研究的单位主要有南京航空航天大学、武汉理工大学、哈尔滨工业大学、天津工业大学、哈尔滨飞机工业集团有限责任公司、北京航空制造工程研究所、北京航空材料研究院、内蒙古工业大学和华中科技大学等。 展开更多

关键词 自动铺带 自动铺丝 复合材料 预浸料

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