复合材料低成本工艺及其制造K/T接头工艺仿真

复合材料以优异的综合性能被公认为航空航天领域重要设计材料,其结构用量已成为产品先进程度的重要标志,但高昂的制造成本阻碍其进一步广泛应用,低成本制造高性能复合材料构件一直是研究的重要方向。本文基于典型的低成本工艺-真空辅助成型工艺制造复合材料K/T型接头为研究内容,研究了复合材料K/T接头低成本制造的可行性。论文采用有限元/控制体积方法仿真分析四种树脂注模方式,考察所需注模时间和流动前锋形状得到最佳注模方式;并将其用于制造K/T接头进行试验验证。结果表明,固化所得接头制件无干斑缺陷,为低成本制造高性能复合材料K/接头制件提供参考。     

真空辅助成型工艺中亚麻纤维增强体树脂流动性能的研究

天然纤维复合材料是材料发展的重要方向,表面处理已成为天然纤维复合材料制备中的重要环节。本文研究真空辅助成型工艺(VARTM)中亚麻纤维增强体结构及表面处理对树脂流动性能的影响。结果表明,增强体相同方向的试样,沿试样相反方向测试的渗透率值不同;渗透率随真空压力及增强体层数的增大而减小;随着回潮率的增大,树脂流动性能降低,流动各向异性增大;氢氧化钠处理可提高树脂流动性能,但对树脂流动各向异性影响不大。     

VARI制备高长径比复合材料的树脂流动研究

对VARI制备高长径比复合材料过程中的树脂流动行为进行模拟与实验研究,利用PAM-RTM软件模拟树脂流动过程,讨论了各工艺参数对树脂流动的影响,并通过实验测试对模拟结果进行了验证与比较。研究表明,纤维增强体孔隙率越大、注射压力越大和树脂粘度越低,树脂的填充速度越快。在模具直径φ4 mm、注射压力0.3 MPa、树脂粘度≤0.9Pa˙s和纤维体积分数≤60%的情况下,可以实现较长试件的快速注射,所需注胶时间最高不超过2 h。     

树脂基超混杂复合材料成型工艺研究

本文系统研究了金属纤维 /树脂基超混杂复合材料层压成型工艺(即SHCM)的铺层设计和铺层工艺 ,探讨并确定了固化工艺和后固化处理参数 ,从而使材料具有优异的性能。     

树脂基复合材料成型工艺的发展

树脂基复合材料具有质轻、力学性能优异等优点,在航天航空等领域逐步取代金属成为主要结构制件,并在民用领域得到了快速的发展．本文着重介绍树脂基复合材料的优点,缠绕、拉挤、液体模塑成型工艺的发展以及树脂体系固化工艺。     

复合材料T型接头力学性能分析及优化研究

T型接头作为常见的复合材料结构连接型式,其力学性能直接关系到结构的安全性。建立了考虑胶层的复合材料T型接头有限元模型,将仿真结果与试验图像进行对比,其变形形式和破坏模式与试验吻合较好。研究表明,在垂向载荷作用下,T型接头呈现"S"型弯曲;在蒙皮折角处以及端部胶接处出现应力集中;胶层剪应力两端大,中间出现低应力槽型区,弯曲正应力、等效应力呈现出双峰值特征;T型接头最有可能出现的破坏形式为胶层与蒙皮之间剥离,而芯材则由于应力集中引起剪切破坏或拉伸破坏。在折角处倒圆、在胶接处光滑过渡可以明显消除应力集中。     

树脂基复合材料成型工艺研究进展

主要综述了树脂基复合材料的几种成型工艺,包括RTM、VARTM、CRTM、LRTM、RFI、VARI、SCRIMP、SRIM、TERM,各自的发展现状、成型原理、特点等.     

泡沫夹层结构VARI工艺中树脂流动行为的研究

采用可视化实验方法研究了泡沫夹层结构真空辅助成型工艺(VARI)中树脂的流动行为.结果表明,导流介质的存在可以明显提高树脂的流动速率;剥离布可使得复合材料泡沫样板表面光滑平整,并可明显提高充模速率,减少充模时间;增加浇注口数目可明显缩短充模时间,并可获得浸渍均匀、沟槽全满的样板.采用真空点源布局B时的树脂流动速率大于真...     

软模/真空灌注成型带复杂孔圆盘的工艺探讨

为解决复杂复合材料构件的整体一次成型问题,提高复合材料制品的整体性能,降低生产成本,本文采用硅橡胶制备软模,利用其柔韧性解决常规模具无法一次成型的问题。并通过软模/真空灌注工艺制备了带复杂孔圆盘,以验证其工艺可行性。通过比较与其他工艺制备的复合材料性能,探讨其使用前景。结果表明,采用软模/真空灌注工艺可一次整体成型带复杂孔圆盘等复杂构件,制品性能稳定。     

5228环氧树脂体系化学流变特性研究

本文对5228环氧树脂体系的化学流变特性进行研究。采用DSC热分析技术和粘度测量手段,研究该树脂体系固化特性和固化过程中粘度与温度的关系,根据对等温和动态粘度曲线的分析,建立了工程恒温粘度模型,通过积分变换将模型推广到非恒温条件下使用,验证了所建立的粘度模型在工程中的准确性。所建立的工程粘度模型能有效地预测体系热压工艺的粘度变化和工艺窗口,具有工程实用性,为复合材料成型工艺模拟分析及工艺参数的确定奠定了基础。     

VARI成型厚度稳定与抽真空时间的研究

采用无接触式电涡流位移传感系统,对复合材料真空辅助成型过程中的厚度变化进行了实时监测。研究了在其他条件相同情况下,树脂粘度、充模距离、铺层厚度、铺覆导流网等对厚度稳定需要的最短抽真空时间的影响。结果表明,树脂注满并关闭树脂管以后,持续抽真空可有效提高真空辅助工艺成型纤维体积含量,且有利于减小沿树脂流动方向的厚度梯度;树脂粘度对厚度稳定所需要的最短抽真空时间影响最为明显,粘度越高需抽真空时间越长,充模距离、铺层厚度以及导流网对需要最短的抽真空时间影响相对较小。     

吸胶膜对复合材料构件固化过程中树脂流动行为的影响

热固性树脂基复合材料构件成型过程中的树脂流动行为决定了其最终成型后的纤维体积分布情况,严重影响构件的最终成型质量。而吸胶膜作为预浸料中的多余树脂流出构件后的吸收载体,其材料特性对树脂的流动过程起主导作用。以吸胶膜为关注重点,基于AS4/3501-6复合材料体系,建立了厚截面复合材料构件在热压罐中固化压实的仿真模型,模型包括了固化反应、热传导和紧密压实三个模块。模型与实验中构件的压实情况对比,验证模型的可行性。通过模型计算结果研究了吸胶膜的孔隙率、渗透率及厚度等关键参数在压力、温度等工艺条件的协同作用下对树脂流动行为的影响规律。结果表明:吸胶膜的孔隙率和厚度作为吸收树脂载体的空间度量,对构件的最终压实厚度起主要作用;吸胶膜的渗透率通过树脂流动速度影响固化压实过程,渗透率过小时,构件的压实厚度明显减小。     

RTM成型工艺中纤维体积密度不均匀性对树脂流动的影响

主要研究局部区域纤维体积密度改变对树脂流动前沿的影响。利用RTM-Worx模拟仿真软件,分析局部渗透率对流动前沿的变化及对填充该区域所用时间的影响规律。在模拟仿真的基础上,通过添加不同厚度垫片改变局部区域纤维体积密度,以对模拟仿真结果进行实验验证。仿真与实验结果表明:当局部纤维体积密度增大到一定值之后,该局部区域流动前沿出现包络现象,并且树脂填充该局部区域所用时间也开始急剧增加;当纤维体积密度继续增大时,该区域会出现树脂填充不完整的现象,最终导致制件出现干斑缺陷。     

PA6/GF复合材料注射成型模拟流动分析

采用模拟流动分析软件MPI，借助有限元分析方法对玻璃纤维增强尼龙6（PA6／GF）复合材料的注射成型过程进行了模拟流动分析，研究了PA6／GF复合材料制品的纤维取向对最终力学性能的影响，获得了可满足实际设计要求的模具浇注和冷却系统布置、注塑机锁模力曲线和推荐的螺杆速度曲线等参数，对于缩短PA6／GF复合材料注射成型设计周期、提高制品质量具有重要的指导意义。     

一典型结构复合材料零件的VARTM注射方式优化及实验

利用RTM-Worx模拟软件对一典型结构复合材料零件使用6种常用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)注射方式进行充填模拟,通过对模拟结果进行分析对比,选择了其中最合适的线注射方案,并对该线注射方案进行注射流道长度及双线注射流道位置优化设计,得到了该类零件的最优化VARTM注射方式并进行了实验验证,实验与充填模拟结果吻合较好,得出了如下结论:增长注射流道长度虽然可以增加树脂进入的瞬时体积流量,减少充填时间,但流道过长可能造成流到边缘的树脂往构件中心方向回流,容易形成气泡、干斑缺陷,影响制件质量;当构件宽度较大时,可以选用多线注射,且当采用n线注射时,注射流道可顺着构件长方向布于其宽方向i/2n(i=1,3,5,…,2n-1)位置处。