一种用于控制复合材料固化变形的装置

本发明涉及复合材料固化变形，特别涉及一种用于控制复合材料固化变形的装置。

背景技术：

1、复合材料广泛应用于航空航天、民用基础设施、船舶等行业，高比强度和刚度在材料选择中起着重要作用。在复合结构的制造过程中，由于加热操作和树脂本身的固化放热，复合材料不可避免的产生固化变形和残余应力，从而导致组装困难，增加成本。因此需要相关的理论来控制复合材料的固化变形。

2、目前控制复合材料固化变形的方法有：固化参数的优化、模具补偿、零件-模具的相互作用优化、新型树脂的开发、新的固化工艺等。对于上述几种方法中，固化参数的优化通常是降低加热速度、降低冷却速度、增加固化时间等。虽然对复合材料固化变形控制有一定的效果，但代价往往是以时间成本的增加换取的。模具补偿是通过模具的几何补偿，可以在不改变零件的强度和固化度的情况下完全抵消固化变形。其原理是在生产经验的基础上对模具进行反复的调整和补偿性设计以抵消变形，这需要消耗大量的人力、物力和时间，生产成本较高。至于零件-模具的相互作用优化，由于模具与零件之间的相互作用不能影响热收缩和化学收缩，因此对固化变形的影响是有限的。

3、通过对复合材料施加预应力是一种新的方法来控制复合材料的固化变形。复合材料在高温固化时，此时复合材料为高弹态，高弹态时的复合材料残余应力很小几乎可以忽略。从高温冷却至室温的过程中，复合材料会从高弹态转变为玻璃态。此时产生正交各向异性热应变和化学收缩应变。这就导致不对称铺层的复合材料产生翘曲变形，由于翘曲变形是由纵向和横向残余应力之间的差异引起的，因此可以通过在复合材料上引入初始应力来抵消工艺引起的变形。在最初时给复合材料施加预应力，再到固化结束时释放。预应力在初始状态下施加，在固化过程结束时释放。最后，固化变形引起的残余应力与初始施加的预应力抵消，从而使复合材料的变形得到控制。

4、目前，市场上尚未出现以施加预应力为原理来控制复合材料固化变形的装置，然而通过施加预应力来控制复合材料固化变形的方法又十分有效。因此，有必要设计提供一种以施加预应力为原理来控制复合材料固化变形的装置。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于控制复合材料固化变形的装置，通过施加预应力控制其固化变形，能够对重物进行补偿调节夹紧重物并且能够精准有效的测量复合材料固化后的变形量。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种用于控制复合材料固化变形的装置，包括支架、第一夹具、第二夹具、激光测距装置、热压罐装置和温控装置，所述第一夹具水平安装在支架的一端，第二夹具夹持复合材料试件竖直悬挂于支架的另一端，激光测距装置设置在支架上端的支撑体上，支架中部设置热压罐装置，温控装置设置在热压罐装置底部的支架上。

4、进一步的，所述支架包括轴承、第一放置板、第二放置板和支撑体，支架悬挂第二夹具的一端安装一对轴承，第五金属棒通过轴承安装在支架上，第一放置板设置在第一夹具的底部，第一放置板两端开设两个通孔并通过与第一金属棒和第二金属棒同轴配合固定在支架上，第二放置板设置在热压罐装置的底部，第二放置板两端开设两个通孔并通过与第三金属棒和第四金属棒同轴配合固定在支架上，支架的上端固定安装支撑体。

5、进一步的，所述第一夹具包括第一夹具下夹板和第一夹具上夹板，第一夹具上夹板放置第一放置板上方，第一夹具下夹板设置在第一放置板下方在第一夹具下夹板上，第一夹具上夹板、第一夹具下夹板、第一放置板上均开设螺栓孔，第一夹具上夹板、第一夹具下夹板和第一放置板通过螺栓和螺母固定将复合材料试件固定在两夹板之间，螺母设置在第一夹具上夹板一侧。

6、进一步的，所述第二夹具包括第二夹具下夹板、第二夹具上夹板和丝杆，第二夹具上夹板和第二夹具下夹板通过螺栓和螺母固定，其中螺母设置在第二夹具上夹板一侧，第二夹具上夹板和第二夹具下夹板侧向底端对称设置一对丝杆。

7、进一步的，所述激光测距装置包括激光测距仪，激光测距仪通过螺栓和螺母固定在支撑体中部的下端。

8、进一步的，所述热压罐装置包括加热板、加热棒、密封胶、密封袋和抽气泵，加热板中设置若干数量的加热棒，密封袋通过密封胶粘贴在加热板上，抽气泵放置在密封袋上。

9、进一步的，所述温控装置包括热敏电偶和温控箱，所述热敏电偶设置在密封带与密封胶之间，所述温控箱放置在热压罐装置底部的支架上，温控箱与加热棒、热敏电偶通过电线连接，温控箱上设置控制面板。

10、本发明的有益效果：

11、1、本发明通过设置两个夹具装置，能对被夹紧的复合材料施加预应力，从而方便控制其固化变形。

12、2、本发明通过设置温控箱系统，能够有效的控制加热棒的温度，从而装置调控升温速率以及复合材料固化时的保温时长。

13、3、本发明通过设置丝杆机构，能够对重物进行补偿调节并夹紧重物。

14、4、本发明通过设置激光测距仪，能够精准有效的测量复合材料固化后的变形量。

技术特征：

1.一种用于控制复合材料固化变形的装置，其特征在于，包括支架、第一夹具、第二夹具、激光测距装置、热压罐装置和温控装置，所述第一夹具水平安装在支架的一端，第二夹具夹持复合材料试件竖直悬挂于支架的另一端，激光测距装置设置在支架上端的支撑体上，支架中部设置热压罐装置，温控装置设置在热压罐装置底部的支架上。

2.根据权利要求1所述的一种用于控制复合材料固化变形的装置，其特征在于，所述支架包括轴承、第一放置板、第二放置板和支撑体，支架悬挂第二夹具的一端安装一对轴承，第五金属棒通过轴承安装在支架上，第一放置板设置在第一夹具的底部，第一放置板两端开设两个通孔并通过与第一金属棒和第二金属棒同轴配合固定在支架上，第二放置板设置在热压罐装置的底部，第二放置板两端开设两个通孔并通过与第三金属棒和第四金属棒同轴配合固定在支架上，支架的上端固定安装支撑体。

3.根据权利要求2所述的一种用于控制复合材料固化变形的装置，其特征在于，所述第一夹具包括第一夹具下夹板和第一夹具上夹板，第一夹具上夹板放置第一放置板上方，第一夹具下夹板设置在第一放置板下方在第一夹具下夹板上，第一夹具上夹板、第一夹具下夹板、第一放置板上均开设螺栓孔，第一夹具上夹板、第一夹具下夹板和第一放置板通过螺栓和螺母固定将复合材料试件固定在两夹板之间，螺母设置在第一夹具上夹板一侧。

4.根据权利要求1所述的一种用于控制复合材料固化变形的装置，其特征在于，所述第二夹具包括第二夹具下夹板、第二夹具上夹板和丝杆，第二夹具上夹板和第二夹具下夹板通过螺栓和螺母固定，其中螺母设置在第二夹具上夹板一侧，第二夹具上夹板和第二夹具下夹板侧向底端对称设置一对丝杆。

5.根据权利要求1所述的一种用于控制复合材料固化变形的装置，其特征在于，所述激光测距装置包括激光测距仪，激光测距仪通过螺栓和螺母固定在支撑体中部的下端。

6.根据权利要求1所述的一种用于控制复合材料固化变形的装置，其特征在于，所述热压罐装置包括加热板、加热棒、密封胶、密封袋和抽气泵，加热板中设置若干数量的加热棒，密封袋通过密封胶粘贴在加热板上，抽气泵放置在密封袋上。

7.根据权利要求1所述的一种用于控制复合材料固化变形的装置，其特征在于，所述温控装置包括热敏电偶和温控箱，所述热敏电偶设置在密封带与密封胶之间，所述温控箱放置在热压罐装置底部的支架上，温控箱与加热棒、热敏电偶通过电线连接，温控箱上设置控制面板。

技术总结一种用于控制复合材料固化变形的装置，属于复合材料固化变形技术领域，该装置包括支架、第一夹具、第二夹具、激光测距装置、热压罐装置和温控装置，所述第一夹具水平安装在支架的一端，第二夹具夹持复合材料试件竖直悬挂于支架的另一端，激光测距装置设置在支架上端的支撑体上，支架中部设置热压罐装置，温控装置设置在热压罐装置底部的支架上。本发明能对被夹紧的复合材料施加预应力，从而方便控制其固化变形，并且能够有效的控制加热棒的温度，从而装置调控升温速率以及复合材料固化时的保温时长，精准有效的测量复合材料固化后的变形量。技术研发人员：朱明伟,杨淇,朱智,卢少微受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11