本论文主题涵盖三篇精品范文，主要包括《复合材料论文范文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！【摘要】专业是高职院校与社会关系的纽带是适应现代市场的关键，更是学校办学水平和办学特色的体现。本文结合陕西地区航空产业特色，提出了高职院校复合材料专业（航空复合材料方向）建设的目标，论述了高职复合材料专业课程建设，“双师型”师资队伍建设，生产性实习实训基地。
第一篇：复合材料论文范文
复合材料天线罩模具设计浅析
摘 要：天线罩树脂基纤维增强复合材料(简称复合材料)由于其高强度、高刚性以及良好的抗疲劳型、抗腐蚀性没在航空航天领域广泛应用。模具是复合材料构件制造使用的主要工艺装备，用以确定制件的形状、结构关系、控制外圆和获得良好的表面质量。本文以某型号产品天线罩为基础，对模具设计展开分析，可供复合材料模具设计参考。
关键词：复合材料构件;天线罩;模具设计
1引言
复合材料的最大特点是复合后的材料优于其组分材料性能，如两层玻璃布增强纤维、聚合物树脂和蜂窝夹层复合后的结构，能得到比玻璃布增强纤维、聚合物树脂、蜂窝天线罩单独的性能高得多的刚度和强度。复合材料相对于金属材料，其比强度高、比刚度高，在达到同样强度和刚度的情况下，质量要比原来的轻1/3～1/2。再结合其透波性，完全适用于天线罩的材料选用要求。
热固性复合材料构件成型方法主要分为手工湿法成形、缠绕、真空袋烘箱模压法、预浸料热压罐方法、压机固化、树脂传递模塑(RTM)、树脂膜熔渗(RFI)，应用较广的是真空袋烘箱模压法、预浸料热压罐方法。然而每种方法均需要模具对其外形结构进行支撑控制。本文以某型号产品天线罩为例进行分析。
2典型天线罩构件分析
天线罩作为无线电子系统的功能部件，其使用目的除了保护天线系统外，还起到了消除风负荷的效果，由于天线罩对天线信号收发方面有重要作用，因此天线罩需要较高的加工精度和表面质量。图1为某型号天线罩结构示意图，其材质为环氧树脂复合材料，用模压法成型。该天线罩为四方结构，外形尺寸80mm×80mm，壁厚仅为0.6mm，加之其外圈2mm厚度法兰要求，薄壁结构成型脱模时罩体粘连模具，易造成变形断裂及表面质量损伤。为保证罩体最终的壁厚均匀、尺寸合适，以及内、外表面光洁度要求，对模具精度及其脱模方法有较高要求。对于壁厚较薄的复材构件，在成型后已经不适用于机械加工，需要人工打磨表面，去除表面光滑的树脂堆积层，进而保证后续工序的可靠性。
3天线罩模具构件分析
结合该天线罩结构特点分析，适用于阴阳模压成型。阴阳模压成型模具如图2所示包括四部分：阴模、阳模、阴模脱模环、阳模脱模环。阴模和阳模分别用阴模脱模环、阳模脱模环与天线罩分离，进而再将脱模环与天线罩分离，分离模具本案例中采用螺钉加力方法分离模具。设计阴阳模具的分界线是天线罩的内外面，以本文示例天线罩为例，天线罩内部形状对应阳模、天线罩外面形状对应阴模，划清阴模、阳模的分界线后，再将脱模环的结构分别加入到天线罩与对应阴阳模具之间，在拆除模具过程中，利用螺钉顶住阴模脱模环拆除阴模、利用螺钉顶住阳模脱模环拆除阳模，其次是拆除阴模脱模环、阳模脱模环。脱模环一方面方便拆除阴模、阳模，一方面保护天线罩不受损伤。为防止去除阴阳脱模环时对构件造成损伤，在模具中顶出制件位置增加垫片。
4工艺性分析
在设计模具时我们在第2节可以掌握模具设计的基本思路，在设计过程中还需注意一下细节。
脱模角度：在复合材料制件的内外表面沿脱模方向，应设计足够的脱模斜度以利于脱模，防止脱模困难或者顶出时拉坏、擦伤制件。
模具材料选择、防止压机挤压变形：制造模具的材料要求具有高硬度、高强度、高耐磨性等性能。对于冲压件复合材料成型模具，选用质量高、耐磨性好的模具钢。
防止脱离阴模脱模环、阳模脱模環的过程中伤害模具：成型模具多用于批量生产，脱模过程中注意不要划伤模具内表面，避免影响模具使用性能。
模具表面粗糙度：复合材料模具表面与制件接触面粗糙度要求较高，模具加工完成后须打磨与制件接触面，保证粗糙度要求。
5 应用效果
通过实际零件的加工表明，天线罩加工后产品质量良好，结构满足图纸要求，产品表面状态光滑、无气孔等缺陷，加工质量稳定，满足了型号研制的需求。天线罩的成本与数量直接相关，模具增加即可减少每个天线罩的生产成本，所以需要根据实际情况调整模具数量进而实现成本最小化。
6结束语
本文提供了一种复合材料天线罩模具设计方法，虽然系统本身较为简单，但应用效果良好，也正因此特点，其经济性尤为突出，更加适用于单件小批量产品的加工。
参考文献
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[4] 乌云其格格，杜宇，益小苏.一种无色透明环氧树脂复合材料的制备及其性能研究[J].高科技纤维与应用，2018，43(3)V255
作者简介
倪娜，女，1986年，目前从事星上精密机构制造工艺设计工作。
作者：倪娜 赵德新 王宏亮
第二篇：高职复合材料专业建设讨论
【摘要】专业是高职院校与社会关系的纽带是适应现代市场的关键，更是学校办学水平和办学特色的体现。本文结合陕西地区航空产业特色，提出了高职院校复合材料专业（航空复合材料方向）建设的目标，论述了高职复合材料专业课程建设，“双师型”师资队伍建设，生产性实习实训基地。
【关键词】高职院校复合材料专业专业建设
1.复合材料专业现状及专业设置的必要性
新材料技术、生物技术、信息技术是当代高新技术重要的组成部分。其中新材料技术被视为高新技术革命的基础和先导。复合材料是新材料技术领域重要的组成部分也是国家重点发展高技术领域之一[1]。复合材料是将两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料与单一的材料相比，具有可设计性强，比强度高、比模量高、抗疲劳强度好、结构功能一体化等一系列优越性能[2]。
通过对我国755所本科，1200所大专院校复合材料开设情况进行网络调查。本科中开设复合材料相关专业的25所，本科院校注重科研能力培养，大专院校开设复合材料相关专业23所，多数为建筑材料。我院开设复合材料为航空复合材料方向。 2.复合材料专业建设
我院位于中国著名的航空城—西安阎良区，处于国家级航空产业基地—西安阎良国家航空高技术产业基地的核心区。材料工程技术专业以教育部《关于全面提高高等职业教育的若干意见》（教高【2006】16号）为指导，结合于我院的实际情况和地方产业特色，提出了专业的整体建设目标：坚持党的教育方针，坚持以服务为宗旨，以就业为导向，以培养高素质、高技能人才为基本的任务。培养培养具备良好的职业素养，掌握复合材料科学理论基础及复合材料专业基本技能，能够从事复合材料制造技术操作、胶接技术操作和复合材料产品检测修补工作的高素质技能型专门人才。为阎良及其周边航空航天制造业的发展提供强有力的技能人才支撑。
2.1课程建设是专业建设的核心
专业建设的落脚点是课程及组织与实践，社会对专业要求的变化主要体现在课程上[3]。对高职院校而言，课程是为了实现一定培养目标而精心选择的教育与训练的内容的范围及其安排的总和。通过对于企业专家，技术能手调研。
复合材料专业（航空复合材料方向）涉及的课程有高分子物理与化学、材料化学、表面及界面、模具的设计工艺、材料成型技术、胶接技术与复合材料检测及修补技术等多门的课程的知识，是知识点比较分散，应用性及专业性极强的课程。因此，在课程设置中注重理论与工程应用相结合。理论学习与实验、实训及顶岗实习相结合。既重视学生对材料学科、材料复合原理、材料力学、复合材料界面作用机理、模具设计及制造工艺、材料成型等基础理论的培养。又重视学生专业能力的培养。培养学生专业的复合材料理论知识、培养学生的动手能力与解决问题能力，增加学生的适应性。主要的专业理论课程包括：高分子物理与化学、材料科学基础、复合材料模具设计工艺、模具制造工艺学、复合材料成型技术、CATIA三维造型技术、复合材料成型技术、胶接技术、复合材料检测及修补技术。专业实训课程包括复合材料模具设计工艺课程设计、CATIA复合材料设计实训、模具制造工艺实训、复合材料成型技术实训、胶接技术实训、复合材料检测与修补技术及顶岗实习等。使得学生掌握复合材料科学理论基础及复合材料专业基本技能，能够从事复合材料制造技术操作、胶接技术操作和复合材料产品检测及修补工作，与企业进行零距离的对接，提高学生的就业竞争力。
2.2师资队伍建设是关键
高职院校要求教师不仅有理论知识还要指导技能训练的新型的教师；即使知识的传道者，又是实践技能的示范者。因此建立“双师素质”和“双师结构”的教师队伍是高职院校加强专业建设的关键。复合材料专业重视师资队伍建设。通过参与企业工作、顶岗实习、参与课程研究、参与学术交流、职业技能培训等方式，使教师队伍满足专业建设实践能力，能够指导学生实践教学。通过聘请中航工业西飞、第一飞机设计院等企业的技术能手做兼职教师，使专、兼教师的比例达到1:1。本专业拥有行业专家4名。专业骨干教师6名，研究生以上的学历7名。我们复合材料专业探索“专业带头人+创新团队”等培养模式，改变教学、学术和科研分离的现状。把完成教育教学任务与教师的业务发展起来。
2.3 实习实训基地建设是保证
高职教育要培养高技能技术人才，实习实训基地的建设是保障。按照“面向社会、立足岗位、产学结合、注重素质、突出应用、强化实践、培养能力”的指导思想”复合材料专业发挥行业的实训室包括校内和校外实训室。校内实训基地：复合材料实训基地、（2011年8月15日我院获得了中央财政支持建设的高职复合材料实训基地项目，设备的总投资为340万）机械制造包括复合材料储存室和准备间、铺层的清洁间、复合材料加工区、测试区、机械制图室、公差测量实训室、钳工实训室、CAD/CAM实训室、热加工实训室、模具陈列与拆装实训室、无损检测实训室。校外实训基地：西安航天复合材料研究所、西安超码复合材料有限公司、西安飞机工业（集团）有限责任有限公司、中国人民解放军5702工厂、山东滨奥飞机制造有限公司等校企合作校外实训基地。校内外即满足复合材料专业的学生实践教学的需求，又可以满足复合材料专业的学生实习的要求。
3.结语
西安航空职业技术学院复合材料专业（航空材料方向）专业建设，瞄陕西及周边航空航天产业的发展和人才的需求，以市场为导向，密切结合阎良航空产业特色，顺应了航空产业发展的趋势，以复合材料成型为主线，以航空材料制造为特色，形成了自己的专业特色。这几年的教学实践证明，专业人定位合理，学生适应能力强，深受航天制造企业的欢迎。
参考文献：
[1]王静，李本霞.复合材料新专业人才培养计划的构建[J]. 中国电力教育，2009（23）:39-40
[2]陈宇飞，郭艳宏，戴亚杰. 聚合物基复合材料[M].北京，化学工业出版社，2011:1-3
[3]陈昌耀. 非研究型高效如何加强学科、专业和课程建设[J].江苏高教，2008（6）82-83
作者：刁金香
第三篇：复合材料热压罐成形工艺模拟特色实验
摘 要：先进树脂基复合材料热压罐成形工艺模拟特色实验，以自主开发的热压罐工艺成形工艺数值模拟平台为基础，基于计算机模拟的热压罐工艺理论分析，引导学生掌握复合材料热压工艺过程复杂的物理化学变化及其对复合材料成形质量的影响，提升学生的实验设计及分析能力，深入理解热压罐成形原理和工艺控制理论。结果表明，通过实验的自主设计，学生可以有效掌握热压成形工艺数值模拟方法和工艺原理，开拓学习方法，为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径。
关键词：树脂基复合材料 热压罐工艺 实验
先进树脂基复合材料具有比强度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、结构尺寸稳定性好、便于大面积整体成形以及电磁性能可调等特点，是航空航天装备的关键材料之一。成本过高是制约先进复合材料大量应用的一个非常突出的问题，其中制造成本是其最高单项，约占复合材料总成本的70%～85%，制造成本过高的主要原因如下：(1)“炒菜式”研发模式，制造方法的选择和工艺参数的优化均须要凭经验和实验，从试样到缩比件多次试验，造成工艺研究费用高，科学性差;(2)制造规范不通用，从大量试验摸索形成的较合理的制造工艺规范，只适用特定构件形式，当制件的结构形式改变，又需要新做大量试验，耗资耗时;(3)复合材料制造质量的可控性差，造成复合材料性能分散，材料许用值低，制件合格率低。基于數值模拟方法，开展先进复合材料的制造过程机理分析是解决先进复合材料制造成本和制造质量控制问题的重要途径。
武汉理工大学材料学院和天津工业大学、洛阳理工学院材料系针对复合材料本科专业开设综合性实验，强调实验教学，不仅有利于学生对科学知识的学习，同时对提高学习兴趣、培养实验能力、增强探究意识和促进创新能力具有重要作用[1-3]。《复合材料热压成型工艺模拟特色实验》是北京航空航天大学材料科学与工程学院在大专业培养模式基础上[4-6]，为高分子及复合材料专业本科生开设的专业特色选课，它是基于数值模拟手段的专业实验课程。热压罐成形工艺是航空航天领域制备先进复合材料的主要成形方法之一，复合材料热压成型过程包括温度作用下树脂体系化学交联反应、树脂交联结构变化，压力作用下树脂流动/纤维密实等物理化学作用，涉及到高分子物理、高分子化学、渗流力学、材料力学等多学科知识。工艺模拟特色实验不是简单的数值模拟软件操作学习，而是通过工艺数值模拟实验，引导学生应用复合材料理论知识，掌握复合材料热压罐成形工艺的原理。复合材料热压成型工艺模拟软件平台是在多个国家级重点基础项目支撑下，基于实验和数值理论方法，建立的复合材料热压成型过程数字化模拟与工艺评价平台，对于缩短复合材料研制周期、提高制件质量可靠性、改变传统的复合材料研制模式(试错法和经验法)，具有重要的意义[7-8]。基于软件平台，学生自主设计改变材料、工艺、结构因素，分析制件内温度、固化度、树脂压力、纤维体积分数等分布及变化规律，对于深入理解热压罐成形原理和工艺控制理论，提升学生的实验设计及分析能力具有重要意义，同时为材料科学以及与试验相关的其它学科的研究提供一种研究思路和研究途径，开拓学习方法。
1 实验设计
实验方案及技术路线如图1所示。
2 实验方案
在树脂基体工艺特性分析基础上，学生自主设计三组工艺参数(T-t，P-t)，基于复合材料热压成型过程数值模拟平台，针对等厚层板计算不同工艺条件下层板内纤维体积分数及其分布，根据制备层板的纤维体积分数判定工艺参数的合理性，理解工艺参数对于成型过程的重要性;工艺参数不变，改变铺层方式，考察层板内纤维体积分数及其分布，了解铺层方式对成型过程的影响;改变材料体系，了解不同材料体系工艺特性的区别。
3 实验案例
3.1 复合材料热压罐成形热传导/树脂固化反应过程数值模拟
(1)实验问题的详细描述。
以30层玻纤布/环氧层板为对象，层板尺寸为100×100 mm，初始厚度为3.86 mm，初始纤维体积分数59%，平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向温差。
温度制度：从室温以2 ℃/min上升到 130 ℃并保温60 min，然后再以2 ℃/min从130 ℃升到180 ℃并保温30 min，然后自然冷却。
(2)分析问题，确定材料参数[7]等。
(3)建立研究问题的几何模型。
平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向温差，且上下面板对称加热。因此，取层板厚度的一半建模，平面尺寸可以为厚度的数倍。长度单位：mm。
(4)建立边界条件。
初始条件：预浸料叠层初始温度设置298K，固化度为非零极小数，如0.000001。
上边界(AB)：设定工艺温度，即为随时间变化的温度曲线。
左右边(AC和BD)：对称边界，温度T的法向梯度为零。
底边界(CD)：层板中心面为对称边界，温度T的法向梯度为零。
(5)网格剖分，建立有限元网格模型。
分析区域为规则四边形，采用四节点四边形结构化(structure)单元进行网格划分，X，Y方向分别划分20个单元。
(6)退出前处理软件Gid，运行exe文件，开始计算求解。
(7)计算结果处理分析。
3.2 复合材料热压罐成形树脂流动/纤维密实过程数值模拟
(1)实验问题的详细描述。
以30层玻纤/环氧层板为对象，预浸料上下表面对称吸胶，且吸胶材料铺放量足够多，树脂凝胶之前吸胶材料未达到饱和状态，层板四周有挡条约束，使其不发生平面内的树脂流动，且平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向流动。
材料体系：玻纤/环氧;层板尺寸：100×100 mm;初始厚度为3.86 mm;初始纤维体积分数59%;
工艺制度：从室温以2 ℃/min上升到130 ℃并保温60 min，然后再以2 ℃/min从130 ℃升到180 ℃并保温30 min，然后自然冷却;在130 ℃保温30 min时刻施加0.4 MPa压力。
(2)分析问题，确定材料参数[7]，边界条件等。
(3)建立研究问题的几何模型。
平面尺寸远大于厚度尺寸，仅考虑层板厚度方向流动，且层板为对称吸胶。因此，取层板厚度的一半建模，平面尺寸可以为厚度的数倍。长度单位：mm。
(4)建立边界条件。
上边界(AB)：施加外加压力F=Pa为均布力，同时上边界为吸胶边界，液体出口压力为P=0(相对大气压)，在压力作用下，预浸料叠层发生变形，UV无约束。
左右边(AC和BD)：对称边界，垂直边界的法向压力梯度为零，平面位移为零。
底边界(CD)：层板中心面为对称边界，垂直边界的法向压力梯度为零，同时约束层板在x，y方向的位移即底边固定。
(5)网格剖分、计算结果处理，同热传导问题。
3.3 实验结果及分析
(1)热传导/固化反应过程数值模拟结果。
典型算例的结果如图7～8所示，可以计算得到层板内任意位置温度和固化度随时间的变化规律，以及任意时刻层板内温度和固化度分布规律，并由此可以分析层板内温度和固化度不均匀性。改变工艺制度(升温速率、平台温度、恒温时间等)、层板厚度会对层板内温度和固化度分布规律产生影响，学生自主设计工艺条件可以综合分析计算所得数据，研究复合材料热压罐成形过程热传导/树脂固化反应规律。
(2)树脂流动/纤维密实过程数值模拟结果。
典型算例的结果图9所示，可以计算得到层板內任意位置树脂压力和纤维体积分数随时间的变化规律，任意时刻层板内树脂压力和纤维体积分数分布规律，可以分析层板内纤维密实程度不均以及树脂压力，并可以得到预浸料叠层厚度随密实时间的变化规律。改变工艺制度(压力、加压时机等)对层板内树脂压力和纤维体积分数分布规律产生影响，进而影响密实质量。学生自主设计工艺条件可以综合分析计算所得数据，研究复合材料热压罐成形树脂流动和纤维体积分数的变化，进而分析孔隙、富树脂等工艺缺陷。
4 结语
实验教学作为提升学生实践能力和创新精神的必须途径，将自主开发的复合材料热压工艺模拟平台用于实验课程，充分体现了科研成果与实验教学的有机结合。先进树脂基复合材料热压罐工艺仿真特色实验具有节约时间、实验成本低等特点，模拟仿真可以虚拟呈现复合材料在成形过程物理化学变化规律，对于学生深入理解课堂理论知识具有重要意义。这种新的实验教学模式，促使学生了解数值模拟方法在材料科学中的应用，为培养适应当今科技和经济高速发展需求的高层次综合型高素质的创新人才奠定了基础。
参考文献
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[8] 顾轶卓.先进复合材料热压工艺流动/密实表征分析与理论预测[D].北京：北京航空航天大学，2007.
作者：李艳霞 顾轶卓 李敏 张佐光