复合材料的制备办法 项目驱动的复合材料规划、制备及测试综合试验课程的开发与实践

姚佳伟+刘梦瑶

摘 要：依据中国民航大学中欧航空工程师学院飞机结构与资料方向复合资料类课程的课程建造，以培育学生工程运用才能为方针，立异性地以项目为导向，开发并实践了集复合资料规划、制备及测验为一体的归纳性试验课程。采取了试验及数值模仿多种技能手段，达到了培育学生独立剖析问题、解决问题、立异、团队协作及语言表达等才能的方针。

关键词：复合资料 归纳试验课程 项目驱动 开发与实践

一、项目建立

以空客A380为例，复合资料在机翼、地板、垂尾、中心翼盒、整流罩等多处运用，占结构分量的25%。学生在把握复合资料运用现状、力学功用及可生产性等归纳功用的基础上，启示学生以工程技能人员的理念思考问题，测验规划运用于某飞机部件的新型资料或优化现役资料。学生自愿组成项目组，成员人数不易过大，以3-4人为宜。学生在分组时，主张学生考虑学习才能，性格特色及兴趣爱好等要素，构成一个互相互补，有利于后期项目打开的小组。以小组讨论的方法，断定要优化规划的飞机部件，然后断定项方针题。

二、项目施行

为了使项目流程愈加明晰，将项目构建成由开端、打开、完毕三个阶段组合而成的全体。

1.项目开端阶段

在项目的开端阶段，项目组需求清晰优化规划方向及计划。组织学生以小组方法环绕标题打开讨论，要求学生经过查阅专业书籍、期刊文献、飞机手册等资料进行调研，清晰所选飞机部件的功用、执役环境，现役资料的品种、运用及修理状况等，剖析总结现在存在的问题，然后引导学生提出优化方向，给出对资料优化的详细描绘，例如功用要求、加工成型要求等。鼓舞学生活泼思维，打开脑筋风暴，不要局限于惯例资料，依据调研成果，拟定优化规划计划及后续项目组织。

在学生小组讨论的过程中，要长于倾听，引导，对学生提出的问题给予回答，对学生提出的新主意给予重视必定。

2.项目打开阶段

在项目打开阶段，项目组需求履行计划，并进行测验及点评。包含复合资料规划、制备及测验多项内容，调查学生的归纳才能。

（1）规划

因为复合资料功用特色，资料的优化规划涉及到选材，复合原理，铺层方法，厚度等内容。

依据项目组对优化资料的规划要求，能够找出符合要求的资料。若为复合资料，则可省去复合原理这一内容，经过CES EduPack软件可直接取得单层复合资料的各项功用参数；在实践运用中单层复合资料不独自运用，而作为层合结构剖析核算的根本单元。单层复合资料是各项异性资料，以拉伸功用为例，长纤维为首要接受拉力的组分，因而平行于纤维方向的抗拉强度远远高于垂直于纤维方向的抗拉强度。将多层单层复合资料粘合在一起组成全体，构成层合板，层合板的功用与各层单层板的功用有关，且与各层单层板的铺设方法有关。层合板的厚度对其曲折、委曲功用有重要影响，若所选飞机部件受曲折、委曲，辅导学生留意层合板厚度，厚度越大，反抗曲折和委曲的才能越大[13]。

（2）制备

项目组针对复合资料层合板组分、铺层方向及厚度等问题进行剖析，完结规划作业。试验室备有常用单层长纤维增强复合资料预浸料，如：碳纤维增强、玻纤增强、凯夫拉增强、玻碳混编、凯夫拉碳混编。若项目组规划的新型资料为试验室已有资料，该项目组依据试验室设备热压罐，制备复合资料层合板；若为其他资料，项目组依据Patran、Nastran、Abaqus等有限元软件模仿复合资料层合板。

复合资料热压罐成型首要用于高功用复合资料制备，是依据热压罐内部的程控温度和静态气体压力，使复合资料预浸料在必定温度和壓力下完结固化及成型。辅导项目组成员将复合资料预浸料裁成适宜巨细，依据铺层方向及厚度，铺设铺层，为了确保铺层贴合，没有气泡、褶皱等现象，可用电吹风加热预浸料之后进行铺贴。将铺贴好的铺层及其他所需资料工装示意图铺放，置于真空袋中，接入热压罐内，设置温度、压力等工艺参数，限制复合资料层合板。热压过程中重视罐体压力和温度改变状况。

（3）测验

依照热压固化准则固化完结后，从热压罐罐体内取出复合资料层合板。为进行测验，需依照不同功用测验的规范切开试样。因为复合资料切开需求严厉的除尘通风环境及专业的切刀，试样切开由协作企业代为完结。

依据项目组对复合资料不同规划优化要求，项目组要依据测验规范，规划试验计划，对复合资料层合板试样进行力学、热学及电学测验。以常用力学测验为例，试验室配有Introns全能试验机及冲击试验机，根本能满意学生测验拉伸、紧缩、曲折、冲击等力学功用测验的需求。

结语

因为复合资料的功用特色，功用影响要素较多，使得复合资料的理论教育一向困扰着高校师生，以项目为导向的复合资料归纳性试验课程，将理论教育融入到试验教育中，使学生深化了解并把握复合资料的功用特色。

该归纳性试验课程集复合资料规划、制备及测验为一体，包括了复合资料功用的首要要素：组分、铺层、厚度、制备工艺等，凭借了选材软件、有限元软件、热压罐及试验机等多种软硬件，采取了试验及数值模仿多种技能手段，并以项目为导向，配以多维度的点评方法对学生才能进行归纳点评，达到了培育学生独立剖析问题、解决问题、立异、团队协作及语言表达等归纳才能的方针。

参考文献

[1]沈军，谢怀勤. 航空用复合资料的研讨与运用发展[J]. 玻璃钢/复合资料，2006，（05）：48-54.

[2]沈军，谢怀勤.先进复合资料在航空航天范畴的研制与运用[J].资料科学与工艺，2008，16（05）：737-740

[3] 赵云峰.先进纤维增强树脂基复合资料在航空航天工业中的运用[J]. 军民两用技能与产品，2010，（01）：4-6

[4]吴良义，罗兰，温晓蒙.热固性树脂基体复合资料的运用及其工业发展[J].热固性树脂，2008，23（增刊）：22-31endprint