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美国Pepin推复杂形状的不连续预浸带 |
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高性能复合材料设计和制造中的一大挑战是用碳纤维或玻璃纤维织物在一曲面上提供各向同性的增强效果。因曲面引起的织物屈曲使纤维受力或者改变方向，从而影响最终制品的力学性能。一个解决方法是裁切或缝折织物，但这样也会影响力学性能。  为了应对这一挑战，美国Pepin联合公司宣布研制了一种名为DiscoTape?的产品，这是一种不连续的预浸渍增强材料单向带，Pepin称它具有伸长30%的能力，可以适配复杂的形状。这种带可用环氧树脂或热塑性树脂浸渍玻璃纤维或碳纤维制成，厚度为0.13～0.15mm。Pepin研究了不同的纤维长度和裁切样式，用来优化适于不同用途的DiscoTape带。 力学性能 Pepin研究了DiscoTape与连续带材相比的力学性能，确定了它的成型极限，评价了它在龙骨、框架、整流罩和雷达罩之类复合材料结构中的应用。 力学测试表明，虽然这种不连续的单向带在0°方向的拉伸强度有所降低，但其层间剪切性能和面内剪切性能与连续单向带比较一致。 拉伸模量也与连续增强材料的数值接近。 这些特点使得DiscoTape适用于要求刚性的结构之中。这种不连续单向带能够延伸和适配复杂形状的能力可使制造商在过去一些未能奏效的场合使用这种单向带。 雷达罩 DiscoTape的一个可能用途是雷达罩。这些用纤维增强的复合材料结构在飞机和旋翼飞行器飞行时用来保护雷达设备。这些结构必须承受的极限环境要求材料具有强度和耐久性。然而这些结构也必须具有足够的透波性，让雷达频率穿透结构。 Pepin公司完成了一项对制造雷达罩用玻璃纤维DiscoTape带的成型性和透波性的研究。试验表明带的不连续性不会总是影响雷达信号的透过性。 据发现，不连续性可能影响X频段的信号。在材料显现信号损失时，可以改变DiscoTape节段的长度，让成型商按需“调节”材料。 研究表明，材料在Q频段下的透波性不受大的影响。这些结果很利于这一用途，因为雷达罩的形状因飞机而异。飞机和旋翼飞行器的雷达罩都有一个锥体或半球形的部件，这用复合材料制造是一挑战。用连续的单向带成型如此复杂的曲面体会因材料起皱而遇困难，皱折可能影响雷达信号和雷达罩的结构整体性。而用连续的单向带成型时很难避免起皱。与之相比，DiscoTape可以不起皱地成型复杂形状部件。 Pepin公司的总裁说，刚性是拱形结构要求的首要性能，而DiscoTape提供刚性。他说，强度可以通过加长不连续纤维的长度来调节。可以调节带的不连续性的几何形态，可以改进纤维结构来平衡强度和刚度。 DiscoTape还有用于很多其它结构的潜力，如风力发电机叶片、医用成像设备、飞机和旋翼飞行器的结构件等。Pepin公司正在探索DiscoTape在一些常用连续单向带制造的部件和结构中的应用。 热塑性复合材料 这种不连续单向带成型复杂形状制品的能力也引起了美国Fiberforge公司有关人员的注意。Fiberforge公司研创了一种制造连续纤维增强热塑性塑料制品的专利工艺。有关人员正在评价热塑性DiscoTape在航空航天中的可能应用，并称Fiberforge公司已见到用DiscoTape方法来成型复杂的热塑性复合材料制品的明显潜力。 Pepin总裁提到的制造DiscoTape可用的热塑性塑料有聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚醚酰亚胺。 | |
发表于 2015-11-10 21:06:15
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