[发明专利]一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法

权利要求书

1.一种整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

确定制件纤维含量及填充区的形状尺寸参数；

依据所述填充区的形状尺寸参数，设计拉挤模；

确定填充芯材的材质并计算其用量；

利用所述拉挤模对所述填充芯材进行预定型；

控制预定型填充芯材的质量。

2.根据权利要求1所述的整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，其特征在于，所述确定制件纤维含量及填充区的形状尺寸参数，具体包括如下步骤：

分析所述填充区的形状、尺寸，对所述填充区按截面形状、尺寸分类，计算每种填充芯材的截面面积；

依据第一公式，计算与所述制件纤维含量相匹配的所述填充芯材的密度；

依据第四公式，确定对应的填充芯材的线密度；

其中，所述第一公式为ρ_o＝V_f*ρ_f+(1-V_f)*ρ_r；

所述第二公式为ρ_yi＝s_i×ρ_o；

式中，ρ_o为填充芯材密度，单位为g/cm³；ρ_f为预定型单向带纤维密度，单位为g/cm³；ρ_r为预定型单向带树脂密度，单位为g/cm³；V_f为制件的纤维体积含量，单位为％；ρ_yi为填充芯材线密度，指填充芯材单位长度的质量，单位为g/m；s_i为填充芯材的截面面积，单位为mm²。

3.根据权利要求2所述的整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，其特征在于，所述依据所述填充区的形状尺寸参数，设计拉挤模，具体为：

对每种截面的所述填充芯材按拉挤设备的装夹方式设计配套的所述拉挤模；其中，所述拉挤模的模口形状与对应的填充芯材相适配，所述模口的截面尺寸以比所述填充芯材的尺寸大0～0.4mm进行调整，所述模口的截面面积与所述填充芯材的截面面积的比值为1～1.15。

4.根据权利要求3所述的整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，其特征在于，所述确定填充芯材的材质并计算其用量，具体包括如下步骤：

所述填充芯材的材质包括纤维、树脂和预定型单向带；

依据第三公式，计算单向带的预期单层厚度；

依据第四公式，计算制备填充芯材所需的单向条带的宽度；

依据所述单向条带的宽度，将所述预定型单向带裁切成单向条带；

其中，所述第三公式为t_o＝W_f/(10³*V_f*ρ_f)；

所述第四公式为D_i＝K_i*s_i/t_o；

式中，t_o为预定型单向带的预期单层厚度，单位为mm；W_f为所述预定型单向带的纤维面密度，单位为g/m²；K_i为调整系数，取值为1～1.15；D_i为制备填充芯材所需的单向带宽度，单位为mm；s_i为所述填充芯材的截面面积，单位为mm²。

5.根据权利要求4所述的整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，其特征在于，所述预定型单向带的纤维和定型剂与制件一致或满足制件性能要求和制造工艺性要求，所述定型剂的体积含量≥37％。

6.根据权利要求4所述的整体成型复合材料结构的填充芯材的预定型方法，其特征在于，所述利用所述拉挤模对所述填充芯材进行预定型，具体包括如下步骤：

确定填充芯材的预定型工艺参数；其中，所述预定型工艺参数包括设定控制温度和设定拉挤速度；

以所述设定控制温度、所述设定拉挤速度对所述填充芯材进行预定型。