軍用新材料技術(shù)及其應(yīng)用-資料下載頁
2024-12-07 20:27本頁面
【正文】 技術(shù)系統(tǒng)是正確進(jìn)行模擬仿真的基礎(chǔ)和前提，其中，發(fā)展自己在材料和制造技術(shù)領(lǐng)域的核心競爭力與吸收國外先進(jìn)技術(shù)為 我所用相輔相成。就先進(jìn)復(fù)合材料的 RTM 制造技術(shù)系統(tǒng)而言（圖 9），它包括專用的 RTM 樹脂體系、預(yù)成型體制備技術(shù)、 RTM 注射工藝控制和固化工藝控制等。圖 9 的框圖事實(shí)上也是先進(jìn)復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在紡織復(fù)合材料 RTM 液態(tài)成型技術(shù)研究方面的創(chuàng)新重點(diǎn)和核心技術(shù)領(lǐng)域。 在這個技術(shù)體系里，國外（ ESI 公司）先進(jìn)的 PAMRTM 軟件提供了二維和三維有限元建模，它使用 Darcy 定律模擬填充過程，建立了熱力學(xué)模型，分析了模具的預(yù)熱、模具內(nèi)部的三維熱傳導(dǎo)、源相和接觸阻力，也模擬了充模中和充模后的固化過程，其中的材料粘度模型是溫度和固化程度的函數(shù)。依據(jù)增強(qiáng)體和纖維的剪切率計算了滲透率，采用在鋪層設(shè)計中獲取的增強(qiáng) 體變形信息修正滲透率，變形信息來源于配套軟件 PAMFORM， QUIKFORM， CATIA Composites Part Design 和 FiberSim 等。 在預(yù)制技術(shù)方面， ESI的 QUIKFORM 可以模擬增強(qiáng)體在覆蓋（鋪設(shè)）過程中的纖維變形，適用于紡織復(fù)合材料體系的無緯布（ UD）或無屈曲織物（ NCF）等。零件網(wǎng)格、接觸點(diǎn)和纖維方向是QUIKFORM 典型的輸入數(shù)據(jù)，而輸出數(shù)據(jù)則有纖維走向，剪切角和復(fù)合材料零件平面展開圖。 QUIKFORM 可以被集成到一個 CAD 系統(tǒng)或某些復(fù)合材料軟件中，如達(dá)索系統(tǒng) CATIA V5 的 CPD（ Composite Part Design）模塊，或 VISTAGY 公司的 FiberSim 等， QUIKFORM也完全集成在 PAMRTM 和 SYSPLY 中。作為一個軟件系統(tǒng)，PAMRTM 使用 QUIKFORM 計算纖維的走向以改進(jìn)液態(tài)注塑成型過程仿真的精度；在計算有限元模型單元的剛度時， SYSPLY 也使用QUIKFORM 計算的纖維走向，以提高應(yīng)力分析的精度。 此外， ESI 的 PAMFORM212。 2G 是一種對非金屬材料成型過程進(jìn)行預(yù)測性虛擬仿真的專業(yè)工程軟件，它可以處理層合板成型，塑料片材 成型和紡織纖維成型等，為復(fù)合材料和塑料工業(yè)提供在計算機(jī)上驗(yàn)證和優(yōu)化非金屬材料制造工藝的功能。 PAMFORM 可以有效地計算褶皺、開裂、材料厚度等結(jié)果，而這些結(jié)果迄今為止只能在生產(chǎn)結(jié)果出來后才可獲得。當(dāng) PAMFORM 用于工裝工具的設(shè)計過程時，可大大減少物理嘗試的次數(shù)以及試驗(yàn)?zāi)＞叩臄?shù)量。 PAMFORM 的核心功能包括（ 1）適用于干紡纖維，預(yù)侵料，無緯布，紡織物和無屈曲織物的材料模型，（ 2）適用于熱成型，沖壓成型，模壓成型，手工鋪層和滾壓成型的工藝過程，（ 3）可以分析上模速度，定位系統(tǒng)，合模力，工藝過程，溫度， 模壓材料（材料類型、厚度等）和壓力循環(huán)對工藝過程的影響等。 ESI 的 SYSPLY 是一個專門用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析和優(yōu)化的工程軟件，它可以很容易地在各種制造過程（如纏繞，覆蓋等）之前就計算出復(fù)合材料層合板的力學(xué)特性，深入分析復(fù)合材料零件的靜力和動態(tài)特性，從而加快設(shè)計過程，減少材料浪費(fèi)和物理樣機(jī)數(shù)量。在分析復(fù)合材料力學(xué)特性時，必須要考慮材料的多樣性以及它們的原始力學(xué)性能數(shù)據(jù)（不均勻性和各向異性），為此， SYSPLY 內(nèi)置了綜合材料數(shù)據(jù)系統(tǒng)，它可以與先進(jìn)復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)連接。 SYSPLY可交互式計算任意鋪層組 合的總體等效機(jī)械性能，并可通過應(yīng)力、鋪層失效和動態(tài)特性分析來校核復(fù)合材料零件的設(shè)計方案。 在虛擬設(shè)計、樣機(jī)和虛擬制造的基礎(chǔ)上， ESI 的軟件系統(tǒng)還提供了一個虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù) VTOS，其典型應(yīng)用場合是虛擬結(jié)構(gòu)墜毀實(shí)驗(yàn)，從而節(jié)約大量的實(shí)驗(yàn)成本，降低研制風(fēng)險。 結(jié)束語 全面推進(jìn)航空制造業(yè)，特別是航空先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)進(jìn)步、大幅度提升航空企業(yè)國際競爭力的必由之路是數(shù)字化，為此，必須建立扎實(shí)、實(shí)用、先進(jìn)的數(shù)據(jù)體系和數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并同時廣泛采用先進(jìn)的CAE 技術(shù)。顯然，這是一個體系龐大、內(nèi)容浩瀚、技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文僅僅 從數(shù)據(jù)問題和虛擬仿真問題這兩個側(cè)面入手，嘗試論述有關(guān)的進(jìn)展，介紹我們自己及其合作伙伴的工作，適當(dāng)展望了發(fā)展的遠(yuǎn)景，其目的是交流、促進(jìn)。 其次，一個完整而先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)需要綜合運(yùn)用內(nèi)力和外力形成合力。在先進(jìn)復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新實(shí)踐中，材料技術(shù)創(chuàng)新和制造技術(shù)創(chuàng)新是我們的本，先進(jìn)的 CAE 系統(tǒng)是我們必須積極運(yùn)用的工具，兩者的結(jié)合將催生新的發(fā)展機(jī)遇。 最后，文中的不當(dāng)之處希望得到指正。 [1] 先進(jìn)復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（ National Key Laboratory of Advanced Composites，簡稱 LAC）與 ESI 公司和 ATE 公司合作建立的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室 [i] 徐冠華 “實(shí)施科學(xué)數(shù)據(jù)共享，增強(qiáng)國家科技競爭力 ”基礎(chǔ)性工作動態(tài)（特 刊）第 12 期（總 32） p3。 [ii] 朱亦剛。北京航材院數(shù)據(jù)管理中心內(nèi)部報告， 2022 [iii] 美國軍用復(fù)合材料手冊（ MILHDBK17F）網(wǎng)絡(luò)版（英 文）及中譯本（沈真， 623 所） [iv] 益小蘇 《先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)研究與發(fā)展》，國防工業(yè)出版社，2022 作者簡介：益小蘇，博士、教授，北京航空材料研究院科學(xué)技術(shù)委員會主任，先進(jìn)復(fù)合材料國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。通訊地址： 100095，北京 81 信箱。電話： 01062496740，傳真： 01062496741，電子郵箱： 。
黨政相關(guān)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1