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题目:复合材料阻力伞定位板的研制

关键词:复合材料,阻力伞定位板,夹层结构,模具设计,抗撞击性能

  摘要

阻力伞定位板是阻力伞与飞机的连接部件,主要承受大载荷的冲击作用。早期的定位板采用金属材料如铝板制备,但重量高,在使用过程中受到撞击容易产生变形;后来改用工程塑料(尼龙1010)替代,但其性能受温度影响较大,而且在成型制备过程中易变形,使用次数不超过20次。本文的研究目的是替代工程塑料定位板,设计制备出满足更高技术指标的阻力伞定位板。 首先,针对定位板的高抗撞击性能和尺寸稳定性要求,研制了各种复合材料体系定位板,并对其进行性能测试发现热固性复合材料具有很好的强度与刚度,但不能满足高抗撞击性能要求,而热塑性复合材料冲击韧性好。因此,通过实验确定了夹层结构复合材料体系,即芯层为热固性复合材料,外层为热塑性复合材料。其次,针对选用的夹层结构复合材料体系,研究了两者之间的界面问题,以及对芯层尺寸大小和定位板卡角进行设计,得到了最佳的结构方式。然后,针对定位板的夹层结构和成型工艺,进行模具设计和改进。最后,研制了夹层结构复合材料定位板,并对其进行各种性能测试。 研究结果表明:对芯层表面进行打磨和打孔,增加了两者之间的界面粘接力;当芯层尺寸大小比最外边缘的热塑性复合材料缩进15mm,以及卡角同芯层一次成型时,复合材料定位板满足负载撞击40次要求。针对模压模具设计,采用了凹模镶件结构、动模型芯滑块结构以及具有10°倾斜角的溢料槽结构等结构形式,实验表明这种结构设计方式合理。复合材料定位板的拉伸强度、拉伸弹性模量分别为372MPa和20GPa,弯曲强度、弯曲模量分别为380MPa和22GPa;外层GF/PC复合材料的冲击强度为379KJ•m-2;经负载40次撞击之后,表面无明显损坏,满足再次装配要求;通过SEM图片发现其芯层GF/EP复合材料与外层GF/PC复合材料粘接良好,具有完整的界面;其拉伸强度与弯曲强度的保持率分别为87.5%与88.2%(技术指标为≥80%),满足定位板的技术指标。 本文的研究结果为解决工程塑料定位板的不足奠定了工作基础,为大批量生产提供了依据,具有很强的工程应用价值。