复合材料格栅结构筋条纤维形态与拉伸性能

1

作者 黄泽栋 王坤 +1 位作者 蔡登安 周光明 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期478-485,共8页

复合材料格栅结构已大量应用于航空航天飞行器中,探究其力学性能具有重要的工程研究价值。为提高复合材料格栅结构的承载效率,提出一种基于“断筋”处理的纤维形态改善方法,通过有限元分析与试验验证的手段,研究了不同断筋比例对复合材... 复合材料格栅结构已大量应用于航空航天飞行器中,探究其力学性能具有重要的工程研究价值。为提高复合材料格栅结构的承载效率,提出一种基于“断筋”处理的纤维形态改善方法,通过有限元分析与试验验证的手段,研究了不同断筋比例对复合材料格栅结构节点处纤维形态和拉伸性能的影响。利用建立的有限元模型分析了断筋处理的复合材料格栅结构拉伸失效机理,仿真与试验结果误差均小于10%。结果表明:在成型过程中适当进行断筋处理,能够显著降低节点处纤维弯曲角度,提高拉伸性能。相较于不进行断筋处理,断筋比例为30%时,拉伸极限载荷提高了24.4%。 展开更多

关键词 复合材料格栅结构 断筋处理 纤维形态 有限元分析 渐进损伤

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新的复合材料格栅加筋板的平铺等效刚度法 被引量：10

2

作者 吴德财 徐元铭 贺天鹏 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期495-502,共8页

针对薄壁复合材料格栅加筋结构的受力特点,在改进原有力学假设的基础之上,推导了一种新的平铺等效刚度计算方法,它充分考虑了筋条和面板之间的相互作用．通过格栅单元结构布局形式的参数化表示,建立了通用的力学分析模型;该模型可用于... 针对薄壁复合材料格栅加筋结构的受力特点,在改进原有力学假设的基础之上,推导了一种新的平铺等效刚度计算方法,它充分考虑了筋条和面板之间的相互作用．通过格栅单元结构布局形式的参数化表示,建立了通用的力学分析模型;该模型可用于分析各种结构布局形式和面板铺层方式下的结构总体屈曲问题,故对于航空航天结构设计非常有用．结合Rayleigh-Ritz方法,推导出了求解格栅加筋板屈曲载荷的通用线性特征方程;最后,分析了多种类型格栅结构的算例,并与现有的各种方法进行了比较,结果更为精确,因而对格栅加筋结构的优化设计具有很好的应用价值． 展开更多

关键词 复合材料格栅加筋结构 平铺等效刚度法 总体屈曲 Rayleigh-Ritz方法 特征方程

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复合材料格栅加筋板布局优化设计 被引量：10

3

作者 梁东平 徐元铭 彭兴林 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期527-530,542,共5页

采用遗传算法在总体屈曲约束条件下对复合材料格栅加筋板进行布局优化设计。采用一种参数化的平铺等效刚度计算方法,用于分析格栅加筋板的总体屈曲。最后通过有限元分析对优化结果的有效性进行验证。设计变量为轴向和横向的筋条间距、... 采用遗传算法在总体屈曲约束条件下对复合材料格栅加筋板进行布局优化设计。采用一种参数化的平铺等效刚度计算方法,用于分析格栅加筋板的总体屈曲。最后通过有限元分析对优化结果的有效性进行验证。设计变量为轴向和横向的筋条间距、筋条高度和厚度,筋条的布局。该方法适用于在给定板的全部可选尺寸参数,面内设计载荷,边界条件,材料属性条件下,对复合材料格栅加筋板进行质量最轻的布局优化。 展开更多

关键词 复合材料格栅加筋板 总体屈曲 布局优化

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复合材料格栅结构屈曲特性分析 被引量：8

4

作者 何景轩 何国强 任明法 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期389-392,共4页

复合材料格栅结构是由连续纤维缠绕的斜向及环向肋和蒙皮组成的结构。基于Mindlin一阶剪切变形理论下的层合板和层合梁单元,模拟格栅结构的蒙皮和肋骨,通过空间坐标变换和利用蒙皮和肋骨的几何连续条件,获得了复合材料格栅结构的单元切... 复合材料格栅结构是由连续纤维缠绕的斜向及环向肋和蒙皮组成的结构。基于Mindlin一阶剪切变形理论下的层合板和层合梁单元,模拟格栅结构的蒙皮和肋骨,通过空间坐标变换和利用蒙皮和肋骨的几何连续条件,获得了复合材料格栅结构的单元切线刚度阵,并给出了复合材料格栅结构的屈曲有限元数值模拟方法。通过对设计状态的复合材料格栅结构的计算分析,并与实际轴压试验结果比对,,证明该计算方法可行,能够满足结构屈曲特性分析的要求。 展开更多

关键词 复合材料 格栅结构 屈曲 有限元分析

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复合材料格栅结构稳定性分析 被引量：6

5

作者 何景轩 何国强 +1 位作者 任明法 侯晓 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期331-335,347,共6页

推导了复合材料层合壳单元和层合梁单元的切线刚度阵,并给出用于复合材料格栅结构分析的梁壳刚度阵,建立了相应的复合材料格栅壳体结构有限元模型,并对其特征值稳定性的计算进行了研究。考虑了单元剖分大小对结构屈曲临界力和模态波形... 推导了复合材料层合壳单元和层合梁单元的切线刚度阵,并给出用于复合材料格栅结构分析的梁壳刚度阵,建立了相应的复合材料格栅壳体结构有限元模型,并对其特征值稳定性的计算进行了研究。考虑了单元剖分大小对结构屈曲临界力和模态波形图的影响,并结合实际情况分析了边界条件变化对结构屈曲稳定性的影响,为工程中复合材料格栅结构的设计提供了有益结论。 展开更多

关键词 格栅结构 复合材料壳体 稳定性 有限元

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复合材料格栅结构单元力学性能预测 被引量：6

6

作者 蒋诗才 邢丽英 +1 位作者 李斌太 陈祥宝 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2007年第4期65-68,共4页

采用商业有限元软件MSC.Nastran,运用简单的Shell单元对复合材料格栅结构蒙皮和加强筋进行模拟,预测复合材料格栅结构名义纵向拉伸强度/模量,弯曲强度/模量。计算结果表明,随着复合材料格栅中肋高度的增加,名义弯曲强度/模量和拉伸强度... 采用商业有限元软件MSC.Nastran,运用简单的Shell单元对复合材料格栅结构蒙皮和加强筋进行模拟,预测复合材料格栅结构名义纵向拉伸强度/模量,弯曲强度/模量。计算结果表明,随着复合材料格栅中肋高度的增加,名义弯曲强度/模量和拉伸强度/模量均有下降趋势。 展开更多

关键词 复合材料格栅结构 力学性能 预测

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进化神经网络在复合材料格栅结构设计中的应用 被引量：6

7

作者 荣晓敏 徐元铭 吴德财 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期305-309,共5页

根据Kolmogorov多层神经网络映射存在定理,利用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替实际结构优化过程中存在的大量有限元计算,从而提高优化效率。以遗传算法为优化求解器,神经网... 根据Kolmogorov多层神经网络映射存在定理,利用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替实际结构优化过程中存在的大量有限元计算,从而提高优化效率。以遗传算法为优化求解器,神经网络屈曲稳定性响应面为主要约束,对复合材料格栅加筋结构的优化问题进行了分析研究。算例表明,在相同(有限元)样本数据的情况下,进化神经网络通过自适应调节网络结构和权值,可获得比BP神经网络更高精度的映射模型,具有很强的泛化能力。该方法可为解决大型复合材料结构优化设计提供一条高效途径。 展开更多

关键词 复合材料 格栅加筋板 结构优化 进化神经网络 遗传算法

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先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析 被引量：5

8

作者 张志峰 陈浩然 白瑞祥 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期631-635,共5页

基于精细三角形Mindlin板单元构造了用于先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析的三角形复合材料加筋平面壳单元.肋骨和蒙皮采用了相同位移插值形函数,保证两者变形协调性的同时,又放松了肋骨转动的约束.肋骨放置的数量、位置和角度... 基于精细三角形Mindlin板单元构造了用于先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析的三角形复合材料加筋平面壳单元.肋骨和蒙皮采用了相同位移插值形函数,保证两者变形协调性的同时,又放松了肋骨转动的约束.肋骨放置的数量、位置和角度可以任意,为结构的单元网格剖分带来了很大便利.通过算例验证了该协调独立转角加筋板壳单元的有效性,特别是在分析高肋格栅结构时有较高的精度.最后分析了内外加筋形式对等格栅加筋柱壳稳定性的影响. 展开更多

关键词 加筋板壳单元 稳定性分析 复合材料等格栅加筋圆柱壳

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复合材料格栅结构优化设计中的计算智能技术 被引量：3

9

作者 荣晓敏 徐元铭 吴德财 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期926-929,共4页

针对复合材料格栅结构优化设计多变量、多约束、连续和离散混合变量、高度非线性的难点,提出了用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替优化过程中的有限元计算,以提高优化效率.以... 针对复合材料格栅结构优化设计多变量、多约束、连续和离散混合变量、高度非线性的难点,提出了用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替优化过程中的有限元计算,以提高优化效率.以遗传算法为优化求解器,神经网络屈曲稳定性响应面为主要约束,对复合材料格栅加筋结构进行优化.结果表明,在相同样本数的情况下,进化神经网络可获得比BP网络更高精度的映射模型,具有很强的泛化能力.该方法可以为解决大型复合材料结构优化问题提供一条高效途径. 展开更多

关键词 计算智能 进化神经网络 遗传算法 复合材料 格栅加筋板 结构优化

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复合材料格栅结构扁球壳的外压稳定性分析 被引量：6

10

作者 蔡奕霖 周仕刚 +1 位作者 宫占锋 薛元德 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期41-45,共5页

采用有限元法分析均布外压作用下复合材料扁球壳结构的屈曲和后屈曲行为,讨论了铺层顺序等对屈曲及后屈曲行为的影响,在此基础上提出扁球壳体的格栅加筋方案并进行优化设计。结果表明,该格栅加筋方案可有效提高此类结构的抗屈曲能力,可... 采用有限元法分析均布外压作用下复合材料扁球壳结构的屈曲和后屈曲行为,讨论了铺层顺序等对屈曲及后屈曲行为的影响,在此基础上提出扁球壳体的格栅加筋方案并进行优化设计。结果表明,该格栅加筋方案可有效提高此类结构的抗屈曲能力,可供飞机结构中复合材料后压力框等类似部件的设计参考。 展开更多

关键词 复合材料 格栅结构 扁球壳 稳定性 后压力框

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先进复合材料格栅结构与大型飞机 被引量：6

11

作者 燕瑛 刘玉佳 +1 位作者 廖宝华 闫伟 《航空制造技术》 2009年第2期26-29,共4页

复合材料低成本制造技术是先进复合材料格栅结构能否广泛应用的关键。目前,以混合工艺法、模具膨胀工艺和拉挤-互锁及其增强改进工艺为代表的工艺方法已经取得较大的成功和应用,我们应该继续研究可靠性高、可重复性强和自动化的成型工... 复合材料低成本制造技术是先进复合材料格栅结构能否广泛应用的关键。目前,以混合工艺法、模具膨胀工艺和拉挤-互锁及其增强改进工艺为代表的工艺方法已经取得较大的成功和应用,我们应该继续研究可靠性高、可重复性强和自动化的成型工艺方法,引进和发展大型AGS结构的自动化生产设备。 展开更多

关键词 先进复合材料 格栅结构 大型飞机 自动化生产设备 混合工艺 工艺方法 制造技术 膨胀工艺

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先进复合材料格栅结构力学性能仿真分析 被引量：2

12

作者 周洲 巨嘉璐 +1 位作者 魏要伟 蒋炳炎 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期123-126,共4页

以玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料格栅结构为研究对象,针对格栅结构参数与格栅结构强度的关系,使用有限元分析软件Ansys对格栅角度和格栅厚度两个重要的结构参数进行仿真模拟。以等效应力和应力体积比大小为依据,考虑构件实际受力情况,... 以玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料格栅结构为研究对象,针对格栅结构参数与格栅结构强度的关系,使用有限元分析软件Ansys对格栅角度和格栅厚度两个重要的结构参数进行仿真模拟。以等效应力和应力体积比大小为依据,考虑构件实际受力情况,作力学模型简化,通过仿真分析得出格栅角度与格栅厚度的理论优化值为42°和1.5mm,实现对热塑性复合材料格栅结构的最优化设计。 展开更多

关键词 复合材料 格栅结构 有限元分析 力学强度

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复合材料格栅结构的强度分析(英文) 被引量：1

13

作者 何景轩 何国强 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期449-453,458,共6页

复合材料格栅结构是由连续纤维缠绕的斜向及环向肋和蒙皮组成的结构。对ANSYS软件进行了二次开发,分别采用层合板和层合梁单元模拟复合材料格栅结构的蒙皮和肋。根据复合材料格栅结构的几何特征及其载荷分布特征,采用周期对称有限元模型... 复合材料格栅结构是由连续纤维缠绕的斜向及环向肋和蒙皮组成的结构。对ANSYS软件进行了二次开发,分别采用层合板和层合梁单元模拟复合材料格栅结构的蒙皮和肋。根据复合材料格栅结构的几何特征及其载荷分布特征,采用周期对称有限元模型,分别以最大应力准则、最大应变准则和蔡-吴准则和Chang刚度退化准则对轴压载荷作用下的复合材料格栅结构破坏过程进行了强度预测,计算结果表明采用蔡-吴准则预测并结合Chang刚度退化准则的计算结果与试验结果的一致性较好。 展开更多

关键词 复合材料格栅结构 周期对称有限元分析模型 强度分析 失效准则 刚度退化

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复合材料格栅反射器结构热变形及精度分析 被引量：2

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作者 张弘弛 梁旭豪 +2 位作者 钟业盛 泮世东 史丽萍 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期35-39,共5页

为满足卫星通信领域反射器高精度和轻量化的要求,以某地球同步轨道气象卫星反射器为应用背景,采用ABAQUS有限元模拟复合材料反射器的热变形并运用最小二乘拟合原理计算其型面精度RMS值,利用M55碳纤维复合材料层合板面内热膨胀系数较小... 为满足卫星通信领域反射器高精度和轻量化的要求,以某地球同步轨道气象卫星反射器为应用背景,采用ABAQUS有限元模拟复合材料反射器的热变形并运用最小二乘拟合原理计算其型面精度RMS值,利用M55碳纤维复合材料层合板面内热膨胀系数较小的特性设计出全复合材料格栅反射器结构.在相同工况的条件下,采用工业近景三维测量方法对格栅反射器结构进行热变形实验测试,利用工作面变形的均方根RMS值来表征型面精度,并将测试值与模拟值进行比对发现两者吻合较好.最后对格栅结构反射器的装配误差,粘接方式,胶层厚度,蒙皮和筋条的铺层角度等影响型面精度RMS值的因素进行计算分析,结果表明:粘接方式和胶层厚度是影响全复合材料格栅反射器型面精度的最主要因素,并且蒙皮与格栅结构的胶接更宜采用点粘方式,同时随着胶层厚度和装配误差的增大,型面精度呈现非线性的增长趋势.在相同工况、相同宏观结构尺寸的前提下,与碳纤维铝蜂窝夹层结构反射器结构相比,全复合材料格栅结构反射器的型面精度仅为0.455μm,型面精度提高了一个数量级,为高精度深空探测和信号传输提供了可靠设计方案. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 格栅结构反射器 热变形计算 型面精度拟合 影响因素分析

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复合材料格栅结构稳定性与优化分析 被引量：2

15

作者 陈书华 刘勇琼 刘建超 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期1-7,共7页

阐述了复合材料格栅结构稳定性及优化分析方法研究概况。指出在格栅结构初级设计阶段可利用拟膜分析法对等效的格栅平板、圆筒及锥筒进行整体屈曲计算即可,而对于复杂构型格栅结构,由于不对称性及拉-压-扭耦合效应存在很难获得解析解,... 阐述了复合材料格栅结构稳定性及优化分析方法研究概况。指出在格栅结构初级设计阶段可利用拟膜分析法对等效的格栅平板、圆筒及锥筒进行整体屈曲计算即可,而对于复杂构型格栅结构,由于不对称性及拉-压-扭耦合效应存在很难获得解析解,需借助有限法对结构进行非线性求解而求得其真实力学响应,同时还介绍了其他算法,如遗传算法。最后介绍了复合材料格栅结构破坏机理的一些试验方法。 展开更多

关键词 复合材料格栅结构 稳定性 优化

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含局域共振单元复合材料格栅夹芯结构的吸声性能研究 被引量：2

16

作者 罗英勤 楼京俊 张焱冰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期291-296,共6页

提出了一种耐静压的复合材料格栅夹芯吸声结构。格栅格内填充聚氨酯基体,基体内嵌入软橡胶包覆的铁球作为局域共振散射体单元。采用有限元方法对结构在常压和3 MPa静压下的吸声性能进行了对比计算,结果表明静压下结构吸声性能稳定。通... 提出了一种耐静压的复合材料格栅夹芯吸声结构。格栅格内填充聚氨酯基体,基体内嵌入软橡胶包覆的铁球作为局域共振散射体单元。采用有限元方法对结构在常压和3 MPa静压下的吸声性能进行了对比计算,结果表明静压下结构吸声性能稳定。通过建立吸声系数曲线、平均能耗曲线、位移场和能耗密度场的关系,对结构吸声机理进行了分析。最后采用遗传算法对结构的宽频吸声性能进行了优化设计,优化后平均吸声性能提高150%且在低频点处吸声系数达到0.99,此时结构厚度小于λ/14,实现了小尺寸控制大波长低频声波。有望通过增加更多材料和结构参数或在不同格栅格填充针对不同低频点完美吸声的微结构来实现低频宽带吸声结构设计。 展开更多

关键词 复合材料格栅夹芯结构 局域共振单元 遗传算法 静压 水下吸声性能

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偏置椭球冠状先进复合材料后压力框格栅结构方案 被引量：1

17

作者 徐非凡 周仕刚 蔡启阳 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第7期53-57,97,共6页

本文研究了偏置椭球方程,改变相关参数可得到不同尺寸和形状的后压力框,得到了一种偏置椭球冠状后压力框外形的确定方法。由某型飞机的尺寸相关要求确定后压力框的外形,采用有限元法对此种形式的后压力框进行内压作用下的应变分析以及... 本文研究了偏置椭球方程,改变相关参数可得到不同尺寸和形状的后压力框,得到了一种偏置椭球冠状后压力框外形的确定方法。由某型飞机的尺寸相关要求确定后压力框的外形,采用有限元法对此种形式的后压力框进行内压作用下的应变分析以及外压作用下的稳定性分析,采用局部壳体稳定性分析的研究方法确定加筋基本方案,并对格栅加筋后的后压力框进行外压下稳定性分析,考虑不同加筋形式的影响,最终得出较优的格栅加筋结构方案。 展开更多

关键词 先进复合材料 后压力框 偏置椭球壳 格栅结构 稳定性

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椭球状先进复合材料后压力框格栅结构方案 被引量：1

18

作者 蔡启阳 周仕刚 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2018年第11期92-98,26,共8页

采用非线性有限元法分析均布外压作用下先进复合材料椭球壳不同位置、不同区域大小的结构屈曲和后屈曲行为,讨论了底直径、曲率半径、边界条件和弯曲刚度等对屈曲及后屈曲行为的影响,确定出屈曲时具有上临界载荷和下临界载荷的不同壳体... 采用非线性有限元法分析均布外压作用下先进复合材料椭球壳不同位置、不同区域大小的结构屈曲和后屈曲行为,讨论了底直径、曲率半径、边界条件和弯曲刚度等对屈曲及后屈曲行为的影响,确定出屈曲时具有上临界载荷和下临界载荷的不同壳体位置的区域范围,在此基础上提出椭球壳复合材料后压力框格栅加筋方案并进行优化,最后确定椭球壳格栅结构加筋方案,相应格栅结构椭球壳具有较高的下临界载荷。而由此形成的格栅结构确定方法也可以应用于类似壳体格栅结构加筋方案的确定。 展开更多

关键词 先进复合材料 后压力框 椭球壳 格栅结构 稳定性

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复合材料格栅结构研究进展与应用 被引量：14

19

作者 王世勋 石玉红 +2 位作者 张希 季宝锋 李雄魁 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期5-12,共8页

介绍了格栅复合材料的结构特征及其制备工艺。同时,对复合材料格栅结构分析设计、性能测试和该结构在航空、航天工程中的应用现状进行了概述。

关键词 复合材料 格栅结构 制备工艺 分析设计 性能测试

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先进复合材料格栅制造工艺研究进展 被引量：5

20

作者 赖长亮 刘闯 王俊彪 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第12期1925-1930,共6页

概述了先进复合材料格栅结构的应用现状和潜在应用,分析了先进复合材料格栅结构制造工艺的共性问题和个性特征,按照赋形方式将先进复合材料格栅典型制造工艺划分为"硬模"工艺、膨胀垫工艺、膨胀块工艺、混合模工艺、互锁工艺... 概述了先进复合材料格栅结构的应用现状和潜在应用,分析了先进复合材料格栅结构制造工艺的共性问题和个性特征,按照赋形方式将先进复合材料格栅典型制造工艺划分为"硬模"工艺、膨胀垫工艺、膨胀块工艺、混合模工艺、互锁工艺、方管增强工艺、夹层互锁工艺,总计7类工艺,介绍了这7类工艺的基本原理,分析了这7类工艺的不足和适用范围,并针对工艺不足提出相应的改进措施。 展开更多

关键词 先进复合材料 格栅结构 制造工艺

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