非热压罐预浸料层间滑移特性表征与建模

doi:10.7527/S1000-6893.2024.30995

材料工程与机械制造

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非热压罐预浸料层间滑移特性表征与建模

王峰¹, 王立冬²(), 冯娅欣², 张玄明², 张香云²

^1.中航复合材料有限责任公司，北京 101300
^2.兰州理工大学材料科学与工程学院，兰州 730050

收稿日期:2024-07-25 修回日期:2024-08-19 接受日期:2024-09-04 出版日期:2024-09-25 发布日期:2024-09-18
通讯作者: 王立冬 E-mail:wangld@lut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(12262019);兰州理工大学红柳优秀青年人才支持计划;温州市科技计划(G20240036)

Characterization and modeling of inter-ply slipping of out-of-autoclave prepreg

Feng WANG¹, Lidong WANG²(), Yaxin FENG², Xuanming ZHANG², Xiangyun ZHANG²

^1.AVIC Composite Corporation Ltd. ，Beijing 101300，China
^2.School of Materials Science and Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China

Received:2024-07-25 Revised:2024-08-19 Accepted:2024-09-04 Online:2024-09-25 Published:2024-09-18
Contact: Lidong WANG E-mail:wangld@lut.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(12262019);Lanzhou University of Technology Hongliu Excellent Young Talents Support Program;Wenzhou Science and Technology Plan Project(G20240036)

摘要/Abstract

摘要：

采用非热压罐预浸料进行双曲率复杂制件热隔膜成型时易产生工艺缺陷如起皱、屈曲等，这些缺陷产生的主要机制之一是层间滑移受阻。在热隔膜预成型工艺中，影响层间滑移的因素有温度、法向压力、相对滑移速度。基于pull-through测试原理设计了一套层间滑移系统用于非热压罐预浸料的层间滑移性能测试，分析了温度、法向压力、滑动速度对层间滑移的影响，并开发了一个描述其层间滑移行为的力学解析模型，可以准确预测在不同工艺参数状态下随着相对滑移位移变化的层间滑移行为。模型预测与实验数据之间显示出良好的一致性，验证了模型的有效性。

关键词: 非热压罐预浸料, 双隔膜预成型, 层间滑移/摩擦, 模型构建

Abstract:

In the hot diaphragm forming process of double-curved complex components using out-of-autoclave prepreg， defects such as wrinkling and buckling often occur. One of the main mechanisms behind these defects is the restriction of inter-ply slipping. In the hot diaphragm preforming process， factors influencing inter-ply slipping include temperature， normal pressure， and relative sliding velocity. Based on the pull-through test principle， this paper designs a set of inter-ply slipping test systems for evaluating the inter-ply slipping properties of out-of-autoclave prepreg. The effects of temperature， normal pressure， and sliding velocity on inter-ply slipping are analyzed， and a mechanical analytical model describing its inter-ply slipping behavior is developed. This model can accurately predict the inter-ply slipping behavior as a function of relative slip displacement under different process parameter conditions. The good agreement between model predictions and experimental data validates the effectiveness of the model.

Key words: out-of-autoclave prepreg, double diaphragm preforming, inter-ply slipping/friction, model construction

中图分类号:

V258

王峰, 王立冬, 冯娅欣, 张玄明, 张香云. 非热压罐预浸料层间滑移特性表征与建模[J]. 航空学报, 2025, 46(8): 430995.

Feng WANG, Lidong WANG, Yaxin FENG, Xuanming ZHANG, Xiangyun ZHANG. Characterization and modeling of inter-ply slipping of out-of-autoclave prepreg[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(8): 430995.

图/表 13

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

图 9

图 10

表1

图 11

图 12

参考文献 26

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位置	a	b	表达式
硬化点	3 376.763	0.151	μ=3 376.763H+0.151
相对位移10 mm	3 772.287	0.166	μ=3 772.287H+0.166
相对位移20 mm	4 338.312	0.171	μ=4 338.312H+0.171

非热压罐预浸料层间滑移特性表征与建模

Characterization and modeling of inter-ply slipping of out-of-autoclave prepreg

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