全缠绕碳纤维树脂基复合材料方杆的工艺研究
李世成1,2
叶周军1.2温凯1,2师璐1,2
郭金海".2
（1上海复合材料科技有限公司，上海201112）
（2上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心，上海201112）
文摘传统的碳纤维复合材料方杆成型是采用预浸料铺层加經绕方式，为改善其工艺性，采用小角度缠绕实现全缠绕的方式代替传统方法成型。通过全缠绕制备方杆的工艺方法和辅助工装设计，测试了全缠绕法和传统方法制备的方杆的力学性能。工艺研究表明：全缝绕的方杆力学性能和离散系数均优于传统方法的方杆，特别是采用4°缠绕的方杆拉伸强度和模量分别为899.74MPa和235.22CPa，弯曲强度和模量分别为 823.57MPa和220.22CPa，离散系数为2.8%，是代替0°铺层的最佳选择。
关键调全缠绕，小角度缠绕，方杆，复合材料，工艺，力学性能
中图分类号：TB33
D0I:10.3969/j.issn.10072330.2016.04.015
Processingof Fully-WrappedCarbonFiber Resin-BasedCompositeSquareTubes
GUO Jinhail-2YE Zhoujuni-2
WENKail,2
LI Shicheng'2
(1 Shanghai Composites Science & Techrology Co., Ld., Shanghai 201112)
SHI Lu'.2
(2Shanghai Engineering Technology & Research Center of Aerospace Resin Based Composites, Shanghai 201112)
AbstractFilament winding is traditionally applied together with prepreg layer to prepared the square tube of the carbon fiber reinforced composite. To improve the manufacturability, fully-wrapped process based on the small angle filament winding was studied in this paper. This work introduced the winding process and the design of the auxiliary frock. The mechanical properties of the prepared tubes by two above methods were measured. The results showed that both the mechanical properties and the C, value of fully-wrapped composite are better than the traditional method. Es-pecially, for the fully-wrapped composites with 4°, the tensile strength and modulus are 899.74 MPa and 235.22 GPa, respectively; the flexural strength and modulus are 823.57 MPa and 220.22 GPa, respectively; and the C, val-ue is 2.8%. The 4° filament winding is the best choice to replace 0° overlay
Key wordsFully-wrapped, Small angle filament winding, Square tube, Composite materials, Process, Me chanical properties
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纤维缠绕成型与其他成型方法比较，具有下述特点：纤维伸直和按规定方向排列的整齐和精确度高于其他任何工艺方法，制品能充分发挥纤维的强度，因此比强度和比刚度均较高。缠绕工艺的机械化程度比较高，可以成型各种尺寸的制品，而且制品质量较好，生产效率也较高。目前缠绕成型工艺主要用于编绕两端带封头的圆柱形、球形及某些外凸型回转体容
收稿日期：2016-03-04
器等")。
基于碳纤维树脂基复合材料方杆的可设计性和轻量化，且能承受高载荷和强振动，已经发展成为卫星、运载等高端科技领域的主承力结构件之一。由于方杆结构不是严格的回转体结构，小角度缠绕过程中，更容易出现纱线滑移、线型不均等问题。侯传礼等论证了小角度缠绕矩形复合材料管方法可行，设计出挂线工装一定程度上改善了纤维缠绕线型滑线问
基金项目：图家科技部863项目（2015AA03A201)；上海市经信委产学研项目（沪CXY-2013-8）
作者简介：李世成，1987年出生，硕士，工程师，主要从事复合材料成型与加工技术工作。E-mail：lishicheng1987@126.com
60 万方数据
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2016年第4期