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22 中国航空制造技术研究院
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2022年 第65卷 16期
刊出日期：2022-08-15
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专稿
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专题
本期封面
本期电子刊
 
       本期封面
1 本期封面
2022 Vol. 65 (16): 1-1 [摘要] ( 82 ) HTMLNew PDF (1526 KB)  ( 53 )
       本期电子刊
1 本期电子刊
2022 Vol. 65 (16): 1-157 [摘要] ( 88 ) HTMLNew PDF (55091 KB)  ( 208 )
       本期目录
6 本期目录
2022 Vol. 65 (16): 6-10 [摘要] ( 65 ) HTMLNew PDF (389 KB)  ( 36 )
       专稿
14 航空复杂结构纤维预制体成型工艺与复合材料性能仿真研究进展
葛敬冉，刘增飞，乔健伟，梁军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.014
航空发动机叶片、机匣等复合材料结构内部纱线在纤维预制体赋形过程中，纤维束间会发生挤压、错动、扭转等相互作用，使得经纬纱线截面形态、体积含量和走向轨迹呈现不规则分布，这种复合材料细观结构的高度非均匀性极易引起材料内部应力集中，导致损伤发生，降低结构的可靠性，同时也大大增加了复合材料结构力学性能分析与评价的难度。从纤维预制体成型工艺过程仿真、细观几何建模以及力学性能数值分析 3 个方面入手，总结和评述了目前先进复合材料及其复杂结构力学响应分析方法的研究现状，重点介绍了数字单元法在针刺复合材料和三维机织复合材料纤维预制体成型工艺过程仿真方面的应用，概述和评价了考虑复合材料真实结构状态的细观建模和力学性能预示方法研究现状。针对航空复合材料复杂结构在制造工艺与力学性能数值仿真研究面临的问题与挑战，提出了结合虚拟纤维成型工艺模拟，建立复杂结构数据驱动高效多尺度分析方法的研究思路，揭示复合材料结构成型工艺 – 细观结构 – 宏观力学性能之间的映射关系，为优化复合材料结构制造工艺，进一步实现航空复合材料装备的数字化技术提供理论支撑。
2022 Vol. 65 (16): 14-30 [摘要] ( 329 ) HTMLNew PDF (60615 KB)  ( 503 )
       封面文章
32 纳米碳复合材料在航空领域应用研究进展
赫晓东，彭庆宇，薛福华，赵旭
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.032
航空材料的研究对航空技术的发展起着重要的支撑和保障作用，是航空现代化和高新技术发展的基础。现代航空业在结构和功能等多个方面都对航空材料的性能提出了更高的要求，而复合材料的应用可以很好地满足这些需求。纳米碳复合材料可以将碳纳米管和石墨烯等纳米材料优异的力学和功能特性在宏观尺度上最大程度地展现出来，在航空结构轻量化设计、电磁屏蔽、隐身和隔热等多个方面都表现出优异的性能。本文对国内外研究者们在纳米碳复合材料的结构及其功能特性方面取得的重要成果进行了系统阐述。相比于常规金属材料，纳米碳复合材料的研发为实现材料的结构 – 功能 – 智能一体化提供了切实可行的发展道路。
2022 Vol. 65 (16): 32-43 [摘要] ( 188 ) HTMLNew PDF (8702 KB)  ( 115 )
       论坛
46 复合材料预制体单边缝合技术研究进展
董九志，耿争言，王立文，陈云军，蒋秀明
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.046
为更好地了解复合材料预制体单边缝合技术的研究现状，介绍了单边缝合技术的优点，简述了不同单边缝合方式的发展和应用。对不同单边缝合方式的成型工艺和特点进行介绍，描述了已有的 4 种单边缝合方式的适用范围，分析了当前单边缝合技术在发展过程中存在的问题，方便研究人员有针对性地开展后续研究工作，推进单边缝合技术的高效化、智能化发展。最后，分析了影响复合材料预制体单边缝合技术的发展因素，展望了复合材料预制体单边缝合技术的发展趋势。
2022 Vol. 65 (16): 46-53 [摘要] ( 205 ) HTMLNew PDF (5573 KB)  ( 628 )
54 脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺参数分析
靳子昂，韩振宇，李品华，刘旭黎，孙守政，富宏亚
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.054
关于脉冲氙灯加热高性能热塑性复合材料工艺分析的研究尚无报道。采用单因素试验和响应面法研究了预浸料表面粗糙度、电压、脉宽和热源移动速度对热塑性预浸料表面加热温度的影响规律。结果表明，预浸料的表面粗糙度越小，加热温度越稳定，粗糙度越大，加热温度波动越大；加热温度随电压的增加而增大，随脉宽和速度的增加而降低。通过响应面法获得脉冲氙灯加热 CF/PEEK 预浸料的最佳工艺参数为：电压221 V、脉宽2 ms、热源移动速度125 mm/s、脉冲频率60 Hz、灯口与预浸料之间的距离10 mm，此时加热温度为381 ℃，树脂能够发生较好的熔化。
2022 Vol. 65 (16): 54-63 [摘要] ( 134 ) HTMLNew PDF (11287 KB)  ( 182 )
64 复合材料自动铺放技术在航空航天领域的研究进展
王显峰，段少华，唐珊珊，马煜亮
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.064
自动铺放技术因具有高效率、高质量、高精度和高可靠性的优点，已广泛应用于大型飞机、运载火箭等各类航空航天飞行器中多种结构部件的制造。主要从自动铺带技术、自动铺丝技术及铺放工艺 3 个方面对国内外自动铺放技术的研究进展和飞机复合材料构件的应用情况进行综述。对自动铺丝 / 铺带技术的特点、自动铺放设备以及自动铺放技术在飞机复合材料制造领域的应用进展进行了重点论述，梳理了自动铺放技术在国内外的研发应用情况，分析和阐明了自动铺放技术的发展现状和存在的问题，对国内外学者在自动铺放工艺上的研究进行概述，最后对自动铺放技术的未来趋势进行了展望，并针对国内自动铺放技术的发展现状和存在的问题给出了发展方向及建议。
2022 Vol. 65 (16): 64-77 [摘要] ( 190 ) HTMLNew PDF (50036 KB)  ( 321 )
78 先进复合材料液体成型工艺多尺度树脂流动数值模拟研究
李晨，秦晓陈，陈程，高丽敏，徐吉峰
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.078
复合材料液体成型技术是一种高效、低成本且环保的复合材料制件成型工艺。针对复合材料液体成型工艺树脂浸渍过程进行研究，采用有限元方法建立了多尺度树脂流动数值模拟模型，在微观和介观尺度对关键参数渗透率进行预报并与经典公式和文献中结果进行对比，在宏观尺度上将数值模拟结果与试验结果进行对比。在微观、介观及宏观各尺度下的对比验证，均取得了比较可靠准确的模拟结果，表明了研究方法的有效性和工程适用性。
2022 Vol. 65 (16): 78-84 [摘要] ( 213 ) HTMLNew PDF (13658 KB)  ( 219 )
85 复合材料Z型加筋壁板制造技术研究
闫恩玮，刘琦，薛红前，李玉军
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.085
在总结复合材料 T 型加筋壁板制造经验的基础上，针对 Z 型长桁壁板这一特殊零件的制造工艺，重点研究了 Z 型长桁的树脂流动和厚度控制、静不稳定态的 Z 型长桁轴线度和姿态控制、长桁圆角处压力均匀传导，壁板组件固化变形分析以及蒙皮自动铺带轨迹规划等问题。通过在圆角处引入未硫化橡胶垫错台式分布模式，确保长桁圆角处压力均匀传递；利用 Z 型长桁半封闭内腔金属芯模合理布局，实现对长桁固化过程的姿态稳定调控；利用有限元仿真模型，结合软件二次开发功能，完成对加筋壁板固化变形的高效分析。最终实现 Z 型加筋壁板整体结构成型与内、外部质量的协同控制，为同类型产品的研制提供经验借鉴。
2022 Vol. 65 (16): 85-91/97 [摘要] ( 191 ) HTMLNew PDF (10743 KB)  ( 148 )
92 复合材料 J 型加筋壁板自动化成型技术研究
闫雷鸽，龚家谦，张龙，程勇
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.092
通过在复合材料加筋壁板中使用自动折弯技术制造最复杂的 J 型筋条，使用芯材拉挤自动化成型技术制造芯材，再采用共胶接的方法制造出了符合要求的复合材料加筋壁板，使复合材料筋条和芯材的自动化成型技术成功地运用到了复合材料加筋壁板零件的制造上，提高了生产效率并稳定了产品质量，为复合材料加筋壁板自动化生产线的建立奠定了基础。
2022 Vol. 65 (16): 92-97 [摘要] ( 125 ) HTMLNew PDF (6497 KB)  ( 351 )
       专题
98 SPS 原位制备Ti（C，N）/TC4复合材料的组织和性能研究
张兰，陈梓轩，马会中，张纪东
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.098
采用放电等离子烧结技术，以石墨相氮化碳（g–C3N4）为氮源和碳源，原位制备了 Ti（C，N）/TC4 复合材料。通过改变 g–C3N4 添加量，制备出不同 Ti（C，N）含量的复合材料，并对其微观结构、硬度和摩擦性能进行了重点研究。结果表明，原位制备出的 Ti（C，N）呈颗粒状，整体呈网格状分布，且与基体界面结合良好。随着 g–C3N4 添加量的增加，复合材料硬度不断提升，耐磨性能先提升后降低。综合评估硬度与摩擦性能，添加质量分数为 5% 的 g–C3N4 时所制备的复合材料具有较高的硬度和优秀的耐磨性能，硬度为627.68HV，与纯 TC4 钛合金烧结试样相比提升了 44.4%，摩擦系数与磨损量分别为 0.2608与0.056 mm3 ，相较于纯 TC4 烧结试样性能分别提升了 29.3% 与 61.6%。
2022 Vol. 65 (16): 98-103/125 [摘要] ( 130 ) HTMLNew PDF (4550 KB)  ( 329 )
104 非连续纳米相增强钛基复合材料研究进展与展望
魏子超，韩远飞，李劭鹏，黄光法，毛建伟，吕维洁
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.104
非连续增强钛基复合材料（DRTMCs），尤其是原位自生钛基复合材料具有优异的综合力学性能，在航空航天、海工等国防领域具有广阔的应用前景。该类材料研究体系主要以原位自生微米颗粒或与纳米颗粒混杂增强而实现钛基体的多元多尺度强韧化目的。研究发现，与微米增强体相比，纳米增强体（纳米陶瓷颗粒、碳纳米材料等）具有更大的比表面积以及更优异的综合性能，通过巧妙设计纳米增强体的微观结构，优化纳米增强体界面及增强体/ 基体界面，构型化调控纳米增强体分布，发展新型的非连续纳米相增强钛基复合材料（Nano-reinforced DRTMCs, NRTMCs），能够大幅度提高复合材料的综合力学性能。因此，主要总结了近几年来的不同制备方法与技术，深入探讨了界面结构以及空间构型对 NRTMCs 力学性能的影响规律，提出了 NRTMCs 发展过程中遇到的关键技术难点以及解决方法，并展望了 NRTMCs 未来的发展趋势以及潜在应用。
2022 Vol. 65 (16): 104-125 [摘要] ( 135 ) HTMLNew PDF (104520 KB)  ( 151 )
126 三维编织复合材料多次应力波冲击损伤特征
胡美琪，孙宝忠，顾伯洪
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.126
三维编织复合材料在对结构件重量和冲击强度要求较高的高 / 低温应用场合，有着比金属材料更明显的性能/重量比优势，在高强度和轻量化零部件设计中有极大应用潜力。采用高速摄影记录冲击变形过程，用试验测试和有限元分析方法，研究三维碳纤维增强环氧树脂编织复合材料在不同环境温度单次与多次应力波加载下的横向冲击损伤性质，揭示横向冲击加载下的热力耦合损伤机制。研究发现，在单次应力波加载下，复合材料冲击面的压缩应力大于背部的拉伸应力；而在多次应力波加载下，随着试件变形背部的拉伸应力逐渐增大，大于冲击面的压缩应力。在室温下，复合材料的绝热温升集中在断裂面；而在高温下复合材料韧性增强，基体与增强体热膨胀系数的差异导致环氧树脂和碳纤维束相互挤压，绝热温升分布受编织结构的影响，表面呈散点状分布。研究表明，编织复合材料在室温和高温下的冲击损伤结构设计，为促进编织复合材料在冲击工程结构设计等领域的应用提供了理论依据。
2022 Vol. 65 (16): 126-134/151 [摘要] ( 123 ) HTMLNew PDF (22100 KB)  ( 208 )
135 纺织复合材料力学性能数值模拟方法研究进展
钱逸星，杨振宇，卢子兴
DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2022.16.135
导读: null
以各类织物作为增强体的纺织复合材料具有复杂的细微观结构，且表现出明显的多尺度结构特征，通常基于连续介质力学的理论方法很难对这类复合材料的强度及其损伤等行为进行准确的定量描述，而以有限元为代表的数值模拟方法被广泛地应用于预测工艺参数、预制体结构与力学性能之间的定量关系，为纺织复合材料的优化设计及应用提供了理论指导。对纺织复合材料的力学性能数值模拟方法在近些年取得的研究进展进行了简要综述。首先重点介绍了纺织复合材料最新的几何模型建模技术；其次对纺织复合材料刚度、强度和损伤演化数值预测方法进行了回顾；然后讨论了现有的多尺度分析方法的优缺点和适用范围；此外，还简单介绍了机器学习在纺织复合材料力学性能预测中的应用；最后对纺织复合材料力学性能数值模拟研究存在的问题和发展方向进行了展望。
2022 Vol. 65 (16): 135-151 [摘要] ( 522 ) HTMLNew PDF (19655 KB)  ( 386 )
  编辑部公告
22 《航空制造技术》被EI数据库收录★
22 《航空制造技术》被中国科学引文数据库(CSCD)核心库收录
22 《航空制造技术》入选中国科技核心期刊
22 《航空制造技术》入选WJCI科技期刊世界影响力指数报告（2024）来源期刊
22 《航空制造技术》入选中国科技期刊卓越行动计划二期（2024—2028年）
22 《航空制造技术》位居航空航天学科科技核心期刊第3名
22 《航空制造技术》入编中国科协《航空航天领域高质量科技期刊分级目录（2023版）》
22 《航空制造技术》入编《中文核心期刊要目总览》2023版
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  版权信息  
主管：中国航空工业集团有限公司
主办：中国航空制造技术研究院
地址：北京市朝阳区朝阳路一号院
邮编：100024
电话：010-85700465
在线投稿:http://www.amte.net.cn
国际标准刊号：ISSN1671-833X
国内统一刊号：CN11-4387/V
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