LCM工藝中纖維預(yù)成型體滲透率的研究.pdf

1、復(fù)合材料液體模塑成型技術(shù)(Liquid Composite Molding,簡稱LCM)是指用液態(tài)樹脂直接浸潤模腔中的纖維預(yù)成型體進(jìn)行成型的一類工藝.該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一步浸滲成型帶有夾芯、加筋、預(yù)埋件的大型結(jié)構(gòu)功能件,是高性能低成本先進(jìn)復(fù)合材料制備技術(shù)的主要發(fā)展方向.該文在國家863項(xiàng)目的資助下,系統(tǒng)地研究了LCM纖維預(yù)成型體滲透率的測量技術(shù)、計(jì)算方法、影響因素并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真模擬.LCM充模過程可視為牛頓流體在多孔介質(zhì)增強(qiáng)材料中的滲透過

2、程,纖維的滲透率決定了樹脂/纖維的浸潤,進(jìn)一步地影響了固化過程及產(chǎn)品質(zhì)量.文中首先根據(jù)達(dá)西定律建立了滲透率測量的理論模型,深入研究了不同的測試方法及主要工藝參數(shù)(纖維織物織構(gòu)、纖維體積含量、充模壓力、流動(dòng)速度、樹脂粘度)對(duì)滲透特性的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)多孔介質(zhì)增強(qiáng)材料的滲透率主要取決于纖維織物的結(jié)構(gòu)形式,預(yù)成型體孔隙分布及其體積分?jǐn)?shù)、壓實(shí)性對(duì)滲透率有較大的影響,提高充模壓力和流動(dòng)速度可以縮短充模時(shí)間,在一定程度上可以提高滲透率.測試方法和樹脂

3、粘度的影響相對(duì)較小.文中對(duì)LCM纖維增強(qiáng)材料預(yù)成型過程中常見的兩大纖維鋪敷缺陷——流道效應(yīng)及剪切變形情況下的滲透特性進(jìn)行了研究.實(shí)驗(yàn)研究了纖維鋪層結(jié)構(gòu)及流道縫隙的寬度對(duì)充模流動(dòng)的影響,發(fā)現(xiàn)在纖維預(yù)成型體和模具壁間存在的較小的縫隙也會(huì)對(duì)邊緣的流動(dòng)產(chǎn)生干擾,進(jìn)而影響增強(qiáng)材料主體的滲透;對(duì)于不同的縫隙寬度,分別根據(jù)A.Hammami模型和Poiseuille模型預(yù)測邊緣等效滲透率,并進(jìn)行充模過程數(shù)值模擬,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好.實(shí)驗(yàn)研究了剪切變形

4、對(duì)纖維織物滲透率的影響,發(fā)現(xiàn)剪切變形后主滲透率方向發(fā)生旋轉(zhuǎn),主滲透率值隨剪切角增加而降低.Lai-Young模型亦能較好地預(yù)測織物變形后滲透率的變化情況,為復(fù)雜結(jié)構(gòu)件充模數(shù)值模擬的剪切變形滲透率數(shù)據(jù)計(jì)算提供了理論依據(jù).纖維預(yù)成型體的滲透率是構(gòu)件成型中控制滲流方式和進(jìn)行充模流動(dòng)數(shù)值模擬的關(guān)鍵參數(shù),屬于LCM工藝的基礎(chǔ)性研究.該論文的研究工作致力于建立滲透率與工藝參數(shù)的相互關(guān)聯(lián),解決LCM技術(shù)因滲透不良、充模不滿,廢品率高的缺點(diǎn),為LCM技