工型加筋结构模具方案对共固化过程树脂压力及成型质量的影响

以碳纤维/双马树脂复合材料工型加筋结构为研究对象,研究了模具方案对热压罐共固化过程树脂压力及成型质量的影响。对筋条两侧的模具采用了三种方案,即铝模/铝模、橡胶软模/铝模、拐角区预浸料增强橡胶软模/铝模。采用自主建立的树脂压力在线监测系统对三种模具方案下工型加筋结构内部树脂压力分布进行研究,进而结合制件尺寸及内部缺陷情况,分析模具方案对树脂流动、模具与预浸料铺层贴合程度及密实过程的影响。结果表明:橡胶软模能显著提高模具与预浸料的贴合程度,从而提高压力传递效率和密实程度;软模拐角区刚度对制件成型质量影响显著,拐角区刚度过低则成型中模具发生较大形变,不利于另一侧铝模与预浸料贴合以及制件尺寸精度的保证;适当提高软模拐角区刚度可提高密实压力均匀性和制件成型质量;适当刚度的橡胶软模和金属刚模配合方案对于加筋壁板结构的共固化工艺较为适用。     

加压时机对碳纤维增强改性双马树脂复合材料力学性能的影响

针对本实验中使用的改性双马树脂,采用DSC测试分析了树脂体系的固化工艺制度。通过树脂流变性能测试选取了100℃、110℃和120℃作为3个加压时机,研究了加压时机对改性双马树脂单向复合材料层板力学性能的影响。结果显示,随着加压温度的降低,单向复合材料的力学性能略有提高;不同力学性能对加压时机的敏感程度不同,本实验中相对于压缩性能、弯曲性能和层间剪切性能,拉伸性能对加压时机的变化更为敏感。研究结果对于进一步研究改性双马树脂的工艺特性及其碳纤维增强复合材料的力学性能提供了参考。     

复合材料热压成型过程的树脂压力测试系统

在树脂基复合材料的成型工艺中大多涉及到树脂的流动过程, 而树脂压力是反映这一过程的重要参数, 监测成型过程中树脂压力的变化可以为工艺参数的选择和构件质量的控制提供指导。本文中针对热压工艺, 根据液体传压原理和特点, 自行研制了复合材料成型过程树脂压力测试系统, 对系统的精度和动态响应性能进行了研究, 并以该系统为测试手段, 初步研究了玻璃纤维单向层板中树脂压力的变化规律。结果表明, 该系统具有准确度高和动态响应敏感的特点, 满足热压成型过程树脂压力的测试要求, 为研究工艺过程树脂流动行为提供了有力的测试与验证手段。      

蜂窝夹层结构真空袋共固化工艺过程实验研究

针对蜂窝夹层板的共固化工艺 , 以玻纤/环氧 648复合材料为面板 , 以 Nomex蜂窝为夹芯材料 , 采用真空袋法研究了树脂流动对胶瘤面积和面板孔隙缺陷的影响 , 并通过平拉强度的测试考察了胶接强度与胶瘤面积之间的关系。结果表明: 胶瘤面积随加压时机的推迟先增大后减小 , 并且下面板/芯材胶瘤面积要大于上面板/芯材胶瘤面积 ; 在树脂黏度变化的不同阶段 , 面板中的孔隙消除机制不同 , 并与密封袋内抽气通路的分布有关。力学测试结果发现 , 胶瘤面积的增大有利于平拉强度的提高 , 但当胶接强度超过蜂窝抗拉强度时 , 平拉强度的测试方法存在局限性。      

热压罐零吸胶工艺树脂压力在线测试及其变化规律

针对碳纤维缎纹布/环氧914预浸料热压罐零吸胶工艺,采用热压成型过程树脂压力在线测试系统监测树脂压力的大小与分布,分析了真空、外加气压对树脂压力的作用规律,通过显微观察研究了真空及外加气压对孔隙缺陷的影响。实验结果表明,所采用的在线测试系统可以定量分析真空在铺层内的作用程度和树脂压力的变化;零吸胶工艺树脂承担了大部分外压且沿层板厚度及面内方向分布均匀;真空通过铺层内的气路通道排出夹杂空气,其作用程度受到树脂黏流状态和铺层密实程度的影响;不同压力条件下复合材料层板孔隙状况与树脂压力的测试结果相吻合。     

取向碳纳米管膜/氰基树脂复合材料的制备与性能强化机制

以浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)碳纳米管(CNT)膜为原料,通过氰基树脂溶液浸渍法制备CNT预浸膜,然后采用热辅助牵伸和热压固化的方法制备高取向CNT膜复合材料。详细分析了热处理的温度和树脂溶液浓度对CNT预浸膜拉伸性能的影响,从而得到合适的热辅助牵伸工艺,并考察固化工艺对复合材料性能的影响。在此基础上,从浸润特性、CNT取向程度和层间剪切性能方面揭示CNT膜复合材料力学性能的强化机制。结果表明与传统CNT膜牵伸工艺相比,CNT预浸膜热牵伸工艺更有利于制备高取向CNT膜复合材料。热牵伸的温度和树脂溶液的浓度是制备高取向、低孔隙CNT预浸膜的关键因素。通过固化工艺的改变可有效调控氰基树脂的反应程度碳纳米管薄膜/氰基树脂复合材料的拉伸性能。经高温后固化处理后,CNT膜/氰基树脂复合材料的拉伸强度和模量分别高达2 748 MPa和302GPa。优异的树脂浸润特性、层间剪切强度以及高的CNT取向度使CNT膜复合材料中CNT更有利于协同承载,从而提高其力学性能。     

热压成型蜂窝板工艺质量与力学性能研究

针对蜂窝板热压成型工艺,设计了不同的固化温度和压力制度.研究了成型工艺条件对所制备蜂窝板表观质量、微结构、胶瘤尺寸和板剪切性能的影响;分析了固化条件对胶瘤形成的主控作用,研究发现,在保证蜂窝芯性能的工艺范围内,胶瘤尺寸的增大会提升蜂窝板板剪切性能.通过观察蜂窝板板剪切失效演变过程,分析了其最大承载能力与失效形貌的关联关...     

碳纤维/环氧复合材料孔隙缺陷的工艺影响因素研究

针对复合材料热压工艺建立了一套可以研究孔隙形成规律的工艺实验模拟装置,采用该装置考查了成型压力、加压点、吸胶方式、试样厚度等因素对孔隙的影响。结果表明,所建立的研究方法可以获取孔隙与工艺因素的关联规律;对于MT300/603碳纤维/环氧预浸料,成型压力的增大与加压点温度的降低都可以降低孔隙率与孔隙尺寸,但压力对于孔隙率的消除效果更明显;孔隙消除机理中的树脂流动带出气泡起主要作用,而压力的压溃和排气作用起次要作用;铺层厚度对孔隙形成有明显影响。研究结果对于热压工艺复合材料孔隙缺陷的控制提供了重要的研究手段和实验依据。     

碳纤维复合材料界面结构的形貌与尺寸的表征

为了准确测定碳纤维增强树脂基复合材料界面结构的形貌和尺寸, 本文中介绍了一种原位纳米力学动态模量成像技术, 并采用该方法对碳纤维增强热固性树脂基复合材料进行了测试, 对该技术在界面结构测试上的参数设置、 数据处理方法以及适用性等方面进行了分析。研究表明, 该方法的横向分辨率可以达到纳米尺度, 适于测量界面尺寸在纳米级别的碳纤维复合材料界面形貌与尺寸。对于碳纤维/环氧树脂和碳纤维/双马树脂体系, 界面区的储能模量呈梯度变化, 根据储能模量成像图的统计分析可得到界面的形貌和厚度。所得界面平均厚度在100nm左右, 横截面上界面形貌呈不均匀的“河流状”, 并与碳纤维表面形貌相似。      

细编穿刺织物的数学建模理论与实例

针对细编穿刺织物,采用具有参数连续性的样条线作为纤维丝束的轨迹特性函数,建立了三维立体织物结构的数学抽象与三维建模方法。基于MicroCT方法实际测量的细编穿刺织物结构特征参数,采用四种丝束轨迹特性函数和两种丝束截面建立了八种穿刺织物结构的三维数字模型,通过丝束结构与孔隙率的对比,三维数字模型与织物真实结构符合较好。该织物结构数学抽象与三维建模方法,可用于小尺度的亚单胞模型与大尺度的宏观模型分析,具有较高的适应性。