熱壓罐和RTM成型的C型框彎曲試驗(yàn)研究

葉 軍，宮占峰

（上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海200232）

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，RTM技術(shù)作為低成本工藝，在過(guò)去的10年里在美國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)率為20%～25%，歐洲為8%～10%，RTM技術(shù)已成為復(fù)合材料生產(chǎn)領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)之一[1-7]。國(guó)外為了將低成本的RTM技術(shù)應(yīng)用于機(jī)身普通框做了很多研究， ILCEWICZ[8]和Uozumi等[9]采用低成本的織物/RTM成型工藝制造出復(fù)合材料框。Kassapoglou[10-11]通過(guò)研究4種不同工藝成型的框（鈑金件、機(jī)加件、熱壓罐成型件和RTM成型件）來(lái)設(shè)計(jì)低成本和重量輕的飛機(jī)結(jié)構(gòu)框。國(guó)內(nèi)外對(duì)熱壓罐成型框的彎曲性能也進(jìn)行試驗(yàn)和分析[12-15]。當(dāng)前民機(jī)次承力結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料應(yīng)用主要以液體成型工藝及其他低成本成型工藝為主。

本文針對(duì)熱壓罐成型工藝和RTM成型工藝的復(fù)合材料C型框，進(jìn)行2組彎曲破壞試驗(yàn)，分析兩種工藝方法對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力及破壞模式的影響。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)件制備

復(fù)合材料C型框試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)形式以及尺寸參數(shù)如圖1。本次試驗(yàn)共2組，每組三件，詳細(xì)信息如表1所示。兩種材料的碳纖維單位面積重量相當(dāng)。隔框腹板鋪層順序?yàn)椋?緣條鋪層順序?yàn)椤?/p>

圖1 復(fù)合材料C型框的幾何尺寸Fig.1 Dimensions of composite C-shape frame

表1 試驗(yàn)信息表

試驗(yàn)件尺寸要求符合HB7741-2004規(guī)范，無(wú)損檢測(cè)要求符合上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院的工藝規(guī)范。

1.2 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)主要采用的是利用拉伸載荷產(chǎn)生彎曲載荷效應(yīng)的加載方式，即通過(guò)對(duì)后機(jī)身C 型框兩段進(jìn)行對(duì)稱(chēng)加載，在C 型框上產(chǎn)生力矩的加載方式。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示，試驗(yàn)原理示意圖如圖3所示。

圖2 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)Fig.2 Locale of test

圖3 試驗(yàn)原理示意圖Fig.3 Theory diagram of test