真空辅助树脂传递模塑工艺制造多室碳纤维增强复合材料箱梁的共固化

摘要整理

共固化工艺在最小化加筋航空航天结构的装配重量、时间和成本方面具有巨大潜力，相比传统的分离制造后通过机械连接或胶粘剂粘接（二次粘接）的方法具有明显优势。本研究采用真空辅助树脂传递模塑（VARTM）工艺开发了一种低成本共固化工艺，用于制造加筋壳体，特别是复合材料箱梁。通过系统研究泡沫强度、涂层和固化循环等关键工艺参数，优化了共固化工艺。将所提共固化方法与传统二次粘接工艺在三室碳纤维增强复合材料（CFRP）箱梁制造中进行了对比研究。对共固化件不同部位（上蒙皮、腹板和下蒙皮）的试样进行了纤维体积分数测量，结果约为60%，与光学显微镜图像分析结果相符。结构级四点弯曲测试表明，采用共固化工艺后，试件的单位重量最大载荷和极限载荷分别提高了44%和45%。扫描电子显微镜（SEM）观察显示共固化件具有良好的纤维-基体界面，证实了整体固化结构能实现更强的结构一体化。研究结果表明，低成本共固化工艺可作为制造复合材料箱梁等加筋航空航天结构的有效方案。

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