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辊压力和基层预浸料对自动纤维铺放碳纤维增强复合材料层板拉伸和弯曲性能的影响

Effect of Roller Pressure and Base Prepreg Layer on Tensile and Flexural Properties of CFRP Laminates Fabricated Using Automated Fiber Placement

Eldho Mathew, Sunil Chandrakant Joshi · School of Mechanical & Aerospace Engineering, Nanyang Technological University, Singapore 639 798, Singapore
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期刊 / 来源Journal of Composites Science
卷/期/页7 / 3 / 101
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关键词:自动纤维铺放碳纤维增强复合材料辊压力基层预浸料铺放缺陷机械性能

摘要整理

复合材料的制造方法多样,其中自动纤维铺放(AFP)技术是航空航天等领域应用的最先进制造工艺。虽然该工艺具有诸多优势,但存在独特的制造挑战和质量问题。纤维束间隙、纤维束重叠、纤维束扭曲、纤维束不完整和纤维束缺失等铺放缺陷会导致制件机械性能下降。虽然无法完全避免缺陷,但通过优化关键工艺参数可以将其最小化。辊压力是重要参数之一——过高会导致纤维束变宽变薄,过低则纤维束预浸料与基体粘合不良,难以贴合曲面。本研究采用碳纤维预浸料(T700SC-24K-50C)和环氧树脂基体系统(UF 3376-100),在不同辊压力(2 bar、3.5 bar、5 bar)条件下,分别有无基层预浸料地制备了不同配置的试验层板。按照ASTM D3039和ASTM D7264标准分别进行拉伸和弯曲试验,研究这些工艺参数对层板缺陷的影响。试验结果表明,采用3.5 bar的辊压力和与纤维束预浸料相同材料的基层预浸料,可使缺陷最少,从而获得最优的拉伸和弯曲性能。

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