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自动纤维铺放工艺中预浸料粘结界面形成的两阶段模型

Two-stage model of prepreg bonding interface formation in automated fiber placement process

Rui Xiao, Wang Wang, Jiaqi Shi, Jun Xiao · Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing, China
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期刊 / 来源Journal of Reinforced Plastics and Composites
卷/期/页41 / 15-16 / 583-601
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关键词:自动纤维铺放预浸料粘结界面两阶段模型爬虫模型粘弹性剥离强度工艺参数

摘要整理

虽然热固性基体复合材料的自动纤维铺放(AFP)技术在航空工业中应用广泛,但关于粘结界面形成过程的物理模型与AFP工艺中预浸料层间实际粘结强度之间的关系研究仍缺乏定论。现有研究虽积累了大量预浸料初粘性数据,但工程师难以将其作为选择工艺参数的决定性依据。本研究基于爬虫模型和粘弹性力学模型,建立了预浸料铺放物理模型,将粘结界面形成过程分为扩散阶段和粘性阶段两个阶段。通过特殊设计的高速铺放实验平台进行了铺放-剥离实验,模拟了实际AFP工艺参数,获得了不同铺放压力下铺放速度与剥离能量的对数曲线。对数曲线的斜率和剥离后样品表面形貌证实了所建模型的正确性。实验数据表明,预浸料剥离时,在100~200 mm/s的铺放速度范围内发生了从内聚破坏模式向界面破坏模式的转变。这些结果可为选择AFP工艺参数提供参考,以实现良好粘结质量与相邻预浸料层无损分离之间的平衡。

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