熱壓罐和RTM成型的C型框彎曲試驗研究

葉 軍，宮占峰

（上海飛機設計研究院，上海200232）

據資料統(tǒng)計，RTM技術作為低成本工藝，在過去的10年里在美國的應用增長率為20%～25%，歐洲為8%～10%，RTM技術已成為復合材料生產領域的主導技術之一[1-7]。國外為了將低成本的RTM技術應用于機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成型工藝制造出復合材料框。Kassapoglou[10-11]通過研究4種不同工藝成型的框（鈑金件、機加件、熱壓罐成型件和RTM成型件）來設計低成本和重量輕的飛機結構框。國內外對熱壓罐成型框的彎曲性能也進行試驗和分析[12-15]。當前民機次承力結構的復合材料應用主要以液體成型工藝及其他低成本成型工藝為主。

本文針對熱壓罐成型工藝和RTM成型工藝的復合材料C型框，進行2組彎曲破壞試驗，分析兩種工藝方法對結構承載能力及破壞模式的影響。

1 試驗方案

1.1 試驗件制備

復合材料C型框試驗件結構形式以及尺寸參數(shù)如圖1。本次試驗共2組，每組三件，詳細信息如表1所示。兩種材料的碳纖維單位面積重量相當。隔框腹板鋪層順序為， 緣條鋪層順序為。

圖1 復合材料C型框的幾何尺寸Fig.1 Dimensions of composite C-shape frame

表1 試驗信息表

試驗件尺寸要求符合HB7741-2004規(guī)范，無損檢測要求符合上海飛機設計研究院的工藝規(guī)范。

1.2 試驗方案

本次試驗主要采用的是利用拉伸載荷產生彎曲載荷效應的加載方式，即通過對后機身C 型框兩段進行對稱加載，在C 型框上產生力矩的加載方式。試驗現(xiàn)場如圖2所示，試驗原理示意圖如圖3所示。

圖2 試驗現(xiàn)場Fig.2 Locale of test

圖3 試驗原理示意圖Fig.3 Theory diagram of test