嵌入式共固化复合材料阻尼结构工艺及力学性能研究

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嵌入式共固化复合材料阻尼结构是通过将粘弹性阻尼薄膜铺入复合材料预浸料中并用共固化工艺将其结合起来的新型阻尼结构,具有质量轻、强度高、阻尼大、耐冲击、抗疲劳等特点,因此在航空、航天等领域具有广阔的应用前景。嵌入式共固化复合材料阻尼结构的制作对阻尼材料性能有严格的要求,特别是对硫化温度和硫化时间。本文对嵌入式高温共固化复合材料的阻尼材料组分和制作工艺进行了试验研究,成功制作出该类复合材料阻尼结构试件,并对压片工艺和刷涂工艺制作试件的层间力学性能和阻尼性能进行了比较;此外,对使用相同研究方法制得的中温共固化复合材料阻尼结构的抗冲击性能进行了试验研究和数值模拟。主要创新点如下:(1)探索出了一套研制嵌入式共固化复合材料阻尼结构的工艺路线和工艺方法;(2)提出使用正交试验法研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构要求的粘弹性阻尼材料组分;(3)提出使用刷涂工艺代替压片工艺制作阻尼薄膜,并使用剪切试验研究嵌入式共固化复合材料阻尼结构界面间结合力学性能,试验结果表明刷涂工艺制作试件的层间力学性能优于压片工艺制作的试件;(4)提出使用完整几何模型代替1/4模型建立嵌入式共固化复合材料阻尼结构的低速冲击有限元模型,并根据材料物理性能对有限元材料模型进行了修正。通过将试验结果与模拟结果相比较,验证了模拟程序的有效性。最后通过数值模拟研究了阻尼层厚度及位置对嵌入式共固化复合材料阻尼结构冲击性能的影响。
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