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纤维预制体渗透率测定方法及影响因素的研究

杨云飞  
【摘要】: 本文课题来源是国家自然科学基金“树脂膜熔渗成型及质量控制非等温耦合模拟理论与实验研究”,项目编号:50573060。 树脂传递模塑技术(Resin Transfer Molding,RTM)是一种典型的液态复合材料成型工艺。运用数值模拟方法对RTM工艺充模过程进行模拟,分析树脂在增强材料中的流动行为、设计工艺流程,对解决RTM工艺中因浸润不良而产生的产品缺陷,提高工艺的可控制性有指导意义,同时对复合材料制备技术的发展有积极的促进作用。RTM工艺中纤维预制体渗透率的准确测定,是数值模拟中的关键问题之一。 本文首先对纤维预制体渗透率测试装置进行了设计与加工,该装置可以较方便地实现恒压力注射,并实时完成对流场压力的多点测量。 然后利用自行设计的实验装置,采用并行渗透测量规程,重点对RTM工艺中纤维预制体的一维面内不饱和渗透率进行了实验研究。在实验数据分析与处理方面,分别采用了传统数据处理方法和内插值法,通过对计算得到的预制体渗透率的比较,认为内插值法充分应用了实验过程中各点的实验数据,可以对整个的充模过程进行很好的描述,具有更高的稳定性和精确性。分析了纤维织物构成形式和体积含量与预制体渗透率的关系,研究表明纤维织物的构成形式对渗透率有较大影响,同种织物渗透率随纤维体积含量的升高而降低,但降低速率随体积含量的升高而逐渐减缓。分析了在RTM工艺中,毛细作用和边缘效应对渗透率实验测量的影响以及对产品质量的影响。 最后利用本文实验分析得到的纤维预制体渗透率系数作为输入参数,采用RTM工艺充模过程模拟专用软件RTM-Worx,对本文开展的实验过程进行了数值模拟,模拟出的流动充模过程与实验过程基本吻合。 通过本文实验研究与理论模拟的对比,表明了只要参数输入正确,采用数值模拟方法可以较好地预测RTM工艺中树脂的充模流动行为,从而可以利用数值模拟的方法指导生产实践,也进一步说明了准确测定渗透率系数的重要性。


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