[發明專利]一種變截面纖維增強復合材料管以及管-模一體化成型方法在審

申請號：	202010958980.1	申請日：	2020-09-14
公開（公告）號：	CN112009001A	公開（公告）日：	2020-12-01
發明（設計）人：	潘大榮;陳立;牛杰;陳冬華	申請（專利權）人：	南京工程學院
主分類號：	B29D23/00	分類號：	B29D23/00
代理公司：	南京中律知識產權代理事務所(普通合伙) 32341	代理人：	沈振濤
地址：	210000 江蘇***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種截面纖維增強復合材料以及一體化成型方法
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【說明書】：

本發明公開了一種變截面纖維增強復合材料管以及管?模一體化成型方法，包括以下步驟：步驟1，鋼芯模的制作與安裝：金屬模具采用薄壁鋼制作成復合材料管內部形狀；步驟2，纏繞鋼芯模：長纖維纏繞鋼芯模，形成纖維復合鋪層；步驟3，固化纖維復合鋪層：外部安裝金屬外模整體包裹住纖維復合鋪層，放入固化箱固化；步驟4，機械加工：固化后，取下金屬外模，根據需要加工安裝；變截面纖維增強復合材料管，包括中間直線圓管，兩側過渡段錐形管，以及端部接頭部位；工藝不脫模，直接作為組合構件與復合材料管整體受力，既提高了復合材料管的整體強度與穩定性，也避免了復雜的脫模工藝，端部的接頭部提供了復合材料管與金屬結構之間的過渡，使復合材料管更加易于應用在高性能工作領域。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，特別涉及一種變截面纖維增強復合材料管以及管-模一體化成型方法。

背景技術

復合材料層合管作為主承力構件在軍用復合材料桁架橋、復合材料桁架機翼、航天器復合材料支腿等結構中應用較多，在這些結構中，復合材料層合管受到以壓力為主的多種復雜合力作用，其桿件的承壓能力與穩定性是一個突出的問題。為此根據結構穩定性理論，傳統壓桿失穩的最優化結果是采用紡錘體構型，在實際設計過程中，使用的是層合圓管結構作為壓桿基本構型，考慮到加工制造過程中的模具和工藝的可行性，結構最終構型為錐桿。桿件分為三段，第一段為直桿段，方便接頭安裝，第二段為錐段，需要根據優化結果來確定錐角和長度。最中間部分同樣為直桿，接近紡錘體中間曲率較小部分。設計目標是滿足給定工況下的承載要求，盡可能保證結構重量最輕。但是在制造變截面復合材料管時，由于兩端尺寸小，中間尺寸大，傳統的模具無法適用，為了方便脫模，需要用到可溶解模具或者充氣模具，制作成本高，工藝復雜，結構性能不穩定，為此，本發明提出一種變截面復合材料管以及管-模一體化成型方法，克服現有工藝的不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變截面纖維增強復合材料管以及管-模一體化成型方法，克服現有變截面復合材料管生產過程中脫模困難，制作成本高、工藝復雜、結構性能不穩定等問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種變截面纖維增強復合材料管的管-模一體化成型方法，包括以下步驟：

步驟1，鋼芯模的制作與安裝：金屬模具采用薄壁鋼制作成復合材料管內部形狀；

步驟2，纏繞鋼芯模：長纖維纏繞鋼芯模，形成纖維復合鋪層；

步驟3，固化纖維復合鋪層：外部安裝金屬外模整體包裹住纖維復合鋪層，放入固化箱固化；

步驟4，機械加工：固化后，取下金屬外模，根據需要加工安裝。

進一步地，所述步驟1中，鋼芯模包括中間圓管，兩側過渡段錐形管，以及端部接頭部。

進一步地，所述步驟1中，鋼芯模外表面進行粗糙化處理，表面粗糙度Ra范圍為1~10 mm。

進一步地，所述步驟2中，長纖維繞制的纖維復合鋪層對稱鋪設且至少2層，繞制時與鋼芯模表面的繞制角度范圍為5—90°。

進一步地，所述鋼芯模的端部接頭部為齒形結構，端部接頭部安裝金屬接頭。