本發(fā)明涉及一種梁式結(jié)構(gòu)，尤其是一種混雜復(fù)合材料平板梁式結(jié)構(gòu)，及其加工方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)梁式結(jié)構(gòu)梁緣條主要承受軸向力(梁結(jié)構(gòu)主要載荷)，腹板承受剪切力(梁結(jié)構(gòu)次要載荷)的特點(diǎn)，目前在飛機(jī)機(jī)翼梁設(shè)計(jì)上一般采用的是“工”字梁結(jié)構(gòu)或者“C”型梁結(jié)構(gòu)，以加強(qiáng)梁緣條強(qiáng)度。隨著傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)在被比強(qiáng)度，比剛度更高的復(fù)合材料逐漸替代的過程中，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的應(yīng)用成本是制約其進(jìn)一步應(yīng)用在民用飛機(jī)上的瓶頸。傳統(tǒng)的“工”字梁結(jié)構(gòu)或者“C”型梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成了其應(yīng)用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)時(shí)鋪貼工裝復(fù)雜，鋪層工藝復(fù)雜的特點(diǎn)。不利于復(fù)合材料的進(jìn)一步應(yīng)用以降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)效率高，制造成本較低的復(fù)合材料梁結(jié)構(gòu)。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種混雜復(fù)合材料平板梁式結(jié)構(gòu)，為平板結(jié)構(gòu)，上下表面為玻璃纖維面板，側(cè)面為碳纖維單向帶緣條，上、下玻璃纖維面板之間填充有泡沫夾心。

上述混雜復(fù)合材料平板梁式結(jié)構(gòu)的加工方法包括以下步驟：

步驟1：將玻璃纖維預(yù)浸布鋪放于模具平面底板上，然后上部放置泡沫夾心，壓實(shí)；

步驟2：制備碳纖維單向帶預(yù)壓帶，將定寬幅預(yù)浸料按鋪貼預(yù)壓實(shí)，然后進(jìn)行裁剪至所需要寬度；

步驟3：將碳纖維單向帶預(yù)壓帶利用預(yù)浸料本身的粘性貼到泡沫夾心兩側(cè),將玻璃纖維預(yù)浸料一層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和泡沫夾心；

步驟4：將碳纖維單項(xiàng)帶預(yù)壓帶第二層貼于兩側(cè)，將玻璃纖維預(yù)浸料另一層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和零件腹板；

步驟5：根據(jù)實(shí)際鋪層需要可重復(fù)上述步驟3和4；

步驟6：蓋上模具頂板，模具兩側(cè)打真空袋后進(jìn)行加溫固化。

根據(jù)機(jī)翼梁的受力狀態(tài)特點(diǎn)采用碳纖維單向帶預(yù)浸料，玻璃纖維布預(yù)浸料以及泡沫夾心三種材料混雜進(jìn)行結(jié)構(gòu)鋪層和鋪貼工藝設(shè)計(jì)。為了簡(jiǎn)化零件工裝和鋪貼，梁結(jié)構(gòu)采用平板形式，平板上下端部采用比強(qiáng)度較高的碳纖維單向帶沿展向鋪貼，形成梁緣條。玻璃纖維布覆蓋梁緣條和腹板區(qū)，承受腹板剪切載荷和改善緣條綜合性能。腹板區(qū)采用泡沫夾心以增加梁穩(wěn)定性。

零件制造時(shí)模具由上下壓板和兩側(cè)立板作為工裝面壓制零件，零件鋪貼時(shí)利用泡沫夾心作為工裝一部分鋪貼緣條處單向帶。單向帶條由定寬幅預(yù)浸料按變厚度鋪貼后進(jìn)行批量裁剪至所需要寬度。

效果

相比較一般的復(fù)合材料機(jī)翼大梁，平板混雜復(fù)合材料平板梁式結(jié)構(gòu)及其加工方法擁有制造模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)效率高、易于大批量生產(chǎn)且成制造成本低。

附圖說明

圖1為混雜復(fù)合材料平板梁式結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2～圖7為零件工藝過程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

一種混雜復(fù)合材料平板梁式結(jié)構(gòu)，為平板結(jié)構(gòu)，上下表面為玻璃纖維面板，側(cè)面為碳纖維單向帶緣條，上、下玻璃纖維面板之間填充有泡沫夾心，如圖1所示。該結(jié)構(gòu)形式相對(duì)于傳統(tǒng)的C型梁或工字梁具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)效率高、工藝簡(jiǎn)單、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，是未來機(jī)翼梁復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的方向。

下面以一具體實(shí)施例描述上述混雜復(fù)合材料平板梁式結(jié)構(gòu)的加工方法，包括以下步驟：

步驟1：將所需要數(shù)量的玻璃纖維預(yù)浸布鋪放于模具平面底板上，然后上部放置泡沫夾心，本例采用2層，壓實(shí)，如圖2所示；

步驟2：制備碳纖維單向帶預(yù)壓帶，將定寬幅預(yù)浸料按設(shè)計(jì)所需要的鋪層鋪貼預(yù)壓實(shí)，然后進(jìn)行批量裁剪至所需要寬度，如圖3所示；

步驟3：將碳纖維單向帶預(yù)壓帶按圖4所示利用預(yù)浸料本身的粘性貼到泡沫夾心兩側(cè)，將預(yù)先放置的玻璃纖維預(yù)浸料第1層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和泡沫夾心；

步驟4：按圖5將碳纖維單項(xiàng)帶預(yù)壓帶第二層貼于兩側(cè)，將玻璃纖維預(yù)浸料第一層翻到零件頂部，包裹碳纖維單向帶緣條和零件腹板。鋪貼完成狀態(tài)如圖6所示。

步驟5：按圖7蓋上模具側(cè)板和頂板，模具兩側(cè)打真空袋后進(jìn)行加溫固化，形成所需零件。

本發(fā)明適用于小型飛機(jī)機(jī)翼梁結(jié)構(gòu)，也可用于受力狀況類似的梁結(jié)構(gòu)。