一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置

本发明涉及复合材料制备成型，具体是一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置。

背景技术：

1、近年来，随着先进制造工业技术的不断发展，由纺织预制体与基体材料复合固化而成的复合材料由于其高比刚度、高比强度和出色的抗冲击性能、抗疲劳性能以及可设计性的优异性能，逐步成为航空航天、交通、航海等工程领域广泛应用的材料。机织复合材料在复合成型过程中往往需要经历复杂的应力状态变化，导致内部纱线的偏移以及变形，而且由于预变形引起的纤维束状态的变化会对后续复合材料性能产生影响。因此，对含剪切变形的复合材料的力学性能的评估能够指导后续异形复合材料在实际应用中的设计、制备及使用，有助于后续纺织复合材料结构在复杂力学环境下的使用。所以，制备含剪切变形的机织复合材料是目前的主要工作，也是后续对含不同剪切角分布的机织预制体的力学行为的研究的基础。

2、目前，在机织复合材料的固化成型系统中，普遍根据模具进行复合材料的复合固化，但针对异形构件，往往需要根据异形构件的尺寸规格设计针对性的模具，模具设计成本高且具有单一性。其次，由于机织预制体的弹性特性，含剪切变形的机织复合材料在复合成型过程中必须保证试样在夹持的状态下进行，避免纱线在固化过程中发生不需要的变形。综上而言，设计一种针对含剪切变形的机织复合材料的固化成型装置，能适用于不同剪切角的机织复合材料，同时避免固化过程中由纱线错动引起的结构错位问题，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，它采用四组相框臂在交点位置铰接与紧固的形式设计剪切层模具，每组相框臂由两层相框臂杆对机织预制体进行夹装，避免固化过程中纱线错动问题，能够适用含有剪切变形的机织复合材料的固化成型，简单方便。

2、为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，包括含剪切变形复合模具，所述含剪切变形复合模具包括下层模体、剪切层模具及上层模体，所述剪切层模具由呈矩形排布的四组相框臂和对四个顶点位置进行铰接并能够紧固定位的四个螺钉组成，每组所述相框臂由上下两层相框臂杆组成用于对机织预制体边缘的夹装，所述上层模体和所述下层模体均为板状结构，且上层模体下表面和下层模体上表面分别凹设加工矩形槽，上层模体和下层模体采用密封对接形式且两个所述矩形槽形成矩形腔存放剪切层模具，上层模体和下层模体四周对应位置均匀开设多个通孔并通过紧固螺栓与螺母进行固定，上层模体板面位于剪切层模具内侧区域开设进胶口和出胶口一、出胶口二，所述进胶口邻近其中一组相框臂中间设置，所述出胶口一和所述出胶口二邻近相对的一组相框臂两侧设置。

3、进一步的，所述装置还包括环氧树脂注入器、树脂收集器一、树脂收集器二以及真空泵，所述环氧树脂注入器通过注胶管与进胶口连接，所述树脂收集器一通过出胶管一与出胶口一连接，所述树脂收集器二通过出胶管二与出胶口二连接，所述真空泵分别通过真空抽气管一和真空抽气管二与树脂收集器一和树脂收集器二连接。

4、进一步的，所述进胶口和所述出胶口一、所述出胶口二处分别安装开关阀。

5、进一步的，每组所述相框臂的两层相框臂杆沿长度方向通过均匀排布的多个g型夹进行夹紧定位，两层相框臂杆与所述g型夹接触位置分别凹设加工定位槽。

6、进一步的，所述剪切层模具的其中相对两组相框臂的相框臂杆两端均为直臂端并分别加工穿孔，其余相对两组相框臂的相框臂杆两端均为z型端并分别加工螺孔，所述其余相对两组相框臂通过所述z型端对所述其中相对两组相框臂的所述直臂端进行夹装后通过螺钉连接紧固。

7、进一步的，所述上层模体和所述下层模体位于矩形槽的底面四角位置分别凹设加工四个卡槽，所述卡槽的形状与相框臂杆的z型端的凸起位置相配合。

8、进一步的，所述上层模体和所述下层模体的对接端面设置密封胶条。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在含剪切变形复合模具的上层模体和下层模体之间设置剪切层模具，剪切层模具采用矩形排布的四组相框臂并在四个交点位置进行铰接与紧固，每组相框臂由上下两层相框臂杆对机织预制体边缘进行夹装，避免固化过程中由纱线错动引起的结构错位问题，不仅能够制备一般平板状机织复合材料，通过铰接形式的剪切层模具的可变形特点，同样适用制备含有剪切变形的机织复合材料的固化成型，能够有效保证成型后复合材料均匀的剪切变形分布，结合抽真空的方式有助于保证制备复合材料的厚度及成型质量，整体结构简单合理，使用方便。

技术特征：

1.一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，其特征在于：包括含剪切变形复合模具(4)，所述含剪切变形复合模具(4)包括下层模体(15)、剪切层模具(17)及上层模体(18)，所述剪切层模具(17)由呈矩形排布的四组相框臂和对四个顶点位置进行铰接并能够紧固定位的四个螺钉(20)组成，每组所述相框臂由上下两层相框臂杆组成用于对机织预制体边缘的夹装，所述上层模体(18)和所述下层模体(15)均为板状结构，且上层模体(18)下表面和下层模体(15)上表面分别凹设加工矩形槽，上层模体(18)和下层模体(15)采用密封对接形式且两个所述矩形槽形成矩形腔存放剪切层模具(17)，上层模体(18)和下层模体(15)四周对应位置均匀开设多个通孔并通过紧固螺栓(19)与螺母(14)进行固定，上层模体(18)板面位于剪切层模具(17)内侧区域开设进胶口(3)和出胶口一(5)、出胶口二(6)，所述进胶口(3)邻近其中一组相框臂中间设置，所述出胶口一(5)和所述出胶口二(6)邻近相对的一组相框臂两侧设置。

2.根据权利要求1所述的一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，其特征在于：所述装置还包括环氧树脂注入器(1)、树脂收集器一(9)、树脂收集器二(10)以及真空泵(13)，所述环氧树脂注入器(1)通过注胶管(2)与进胶口(3)连接，所述树脂收集器一(9)通过出胶管一(7)与出胶口一(5)连接，所述树脂收集器二(10)通过出胶管二(8)与出胶口二(6)连接，所述真空泵(13)分别通过真空抽气管一(11)和真空抽气管二(12)与树脂收集器一(9)和树脂收集器二(10)连接。

3.根据权利要求2所述的一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，其特征在于：所述进胶口(3)和所述出胶口一(5)、所述出胶口二(6)处分别安装开关阀。

4.根据权利要求1所述的一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，其特征在于：每组所述相框臂的两层相框臂杆沿长度方向通过均匀排布的多个g型夹(21)进行夹紧定位，两层相框臂杆与所述g型夹(21)接触位置分别凹设加工定位槽。

5.根据权利要求1所述的一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，其特征在于：所述剪切层模具(17)的其中相对两组相框臂的相框臂杆两端均为直臂端并分别加工穿孔，其余相对两组相框臂的相框臂杆两端均为z型端并分别加工螺孔，所述其余相对两组相框臂通过所述z型端对所述其中相对两组相框臂的所述直臂端进行夹装后通过螺钉(20)连接紧固。

6.根据权利要求5所述的一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，其特征在于：所述上层模体(18)和所述下层模体(15)位于矩形槽的底面四角位置分别凹设加工四个卡槽，所述卡槽的形状与相框臂杆的z型端的凸起位置相配合。

7.根据权利要求1所述的一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，其特征在于：所述上层模体(18)和所述下层模体(15)的对接端面设置密封胶条(16)。

技术总结一种含剪切变形的机织复合材料固化成型装置，涉及复合材料制备成型技术领域。剪切层模具由四组相框臂和对顶点铰接并能够紧固的四个螺钉组成，每组相框臂由两层相框臂杆组成对机织预制体夹装，上层模体下表面和下层模体上表面分别凹设加工矩形槽，采用密封对接形式且两个矩形槽形成矩形腔存放剪切层模具，上层模体板面位于剪切层模具内侧区域开设进胶口和出胶口一、出胶口二。采用四组相框臂在交点位置铰接与紧固的形式设计剪切层模具，每组相框臂由两层相框臂杆对机织预制体进行夹装，避免固化过程中纱线错动问题，能够适用含有剪切变形的机织复合材料的固化成型，简单方便。技术研发人员：杨甜甜,张莉,李志兴,宋晨阳,胡佳,果立成受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9