針對半豆莢桿的先進(jìn)拉擠成型壓力研究

鞠博文， 齊俊偉， 李 濤， 諸 靜， 肖 軍

(1.南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京 210016;2.上海復(fù)合材料科技有限公司，上海 201112)

復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、性能可設(shè)計等特點，在航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料豆莢桿由德國宇航中心(DLR)最先開發(fā)，由兩個“Ω”型殼結(jié)構(gòu)(半豆莢桿)通過膠接而成的可收攏薄壁管狀構(gòu)件。該構(gòu)件收攏時可存放在很小的空間內(nèi)，展開時能夠依靠自身彈性恢復(fù)為管狀桿，并具有超輕質(zhì)量和高扭轉(zhuǎn)剛度等優(yōu)點，在太陽帆、空間可展開天線等航天器材領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景［1～6］。

復(fù)合材料豆莢桿屬于薄壁的超長尺寸結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的復(fù)合材料制備工藝普遍存在生產(chǎn)成本高、效率低、制件長度受成型設(shè)備尺寸限制的缺點，傳統(tǒng)工藝并不適用于超長半豆莢桿的制備［7，8］。先進(jìn)拉擠(advanced pultrusion，ADP)技術(shù)是新近發(fā)展起來的復(fù)合材料成型方法，它以預(yù)浸料為原材料，經(jīng)過預(yù)處理、熱壓、后固化、切邊以及無損檢測等步驟，連續(xù)生產(chǎn)出長尺寸、等截面的復(fù)合材料制件。該工藝突出的特點在于生產(chǎn)效率高、成本低，制品長度不受限制［9～11］，將 ADP 技術(shù)應(yīng)用于半豆莢桿的制備，可以得到長尺寸制件。南京航空航天大學(xué)與上海復(fù)合材料科技有限公司展開了基于ADP成型技術(shù)的半豆莢桿制造技術(shù)研究，并成功制得了長50m的半豆莢桿。

在半豆莢桿的ADP實驗研究過程中發(fā)現(xiàn)雙硬模成型的方式會造成制件的厚度不均勻，為解決這個問題，采用軟模/硬模復(fù)合加壓:將硅橡膠添加到兩個鋼質(zhì)模具之間，調(diào)控成型面的接觸應(yīng)力分布均勻化，得到滿足要求的半豆莢桿。……