真空導(dǎo)入模塑工藝樹脂流動前沿研究.pdf

1、復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比剛度和優(yōu)異的可設(shè)計性等眾多獨特的優(yōu)點，從而應(yīng)用在很多領(lǐng)域。但是在整個復(fù)合材料的成本中，制造成本占到了大半，真空導(dǎo)入模塑工藝因其具有低成本、環(huán)保和適用于大型制件等優(yōu)點得到了復(fù)合材料領(lǐng)域的關(guān)注。在真空導(dǎo)入模塑工藝中，能夠保證基體樹脂充分浸漬增強(qiáng)材料是確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，而樹脂流動前沿的形狀能夠反映樹脂浸漬纖維增強(qiáng)材料的進(jìn)度和質(zhì)量，在一定程度上能夠描述和預(yù)測樹脂的浸潤情況。因此研究樹脂在VIMP工藝中的流動行為，尤其

2、流動前沿的形狀及其壓力-速度場分布情況可以幫助我們更好的了解樹脂在微觀浸漬過程中的狀況，以宏觀預(yù)測微觀，進(jìn)而對工藝優(yōu)化、生產(chǎn)實踐具有指導(dǎo)性的意義。
　　本文在達(dá)西定律的基礎(chǔ)上采用實驗法測得了真空導(dǎo)入模塑工藝玻璃纖維滲透率，建立了考慮導(dǎo)流介質(zhì)影響時樹脂浸潤過程的仿真模型。通過典型工藝條件下有無導(dǎo)流介質(zhì)樹脂流動前沿的仿真對比，證明了本仿真模型的有效性。在此基礎(chǔ)上，針對玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，研究了真空導(dǎo)入模塑工藝微觀浸漬過程中有無

3、導(dǎo)流介質(zhì)、纖維鋪層厚度和樹脂粘度對樹脂流動前沿的影響，得到一定的仿真結(jié)論，最后通過驗證實驗證明了仿真結(jié)果的正確性。
　　仿真和實驗結(jié)論表明，隨著浸漬過程的進(jìn)行，玻璃纖維束內(nèi)壓力逐漸降低，含有導(dǎo)流介質(zhì)樹脂流動前沿較穩(wěn)定，輪廓呈現(xiàn)近似直線型，樹脂流動均勻，樹脂浸漬情況良好;而無導(dǎo)流介質(zhì)樹脂流動前沿較不穩(wěn)定，輪廓近似為拋物線型，波動較大，樹脂浸漬不均勻。在一定范圍內(nèi)（2～12層）提高鋪層厚度，樹脂的流動速度降低，樹脂流動前沿輪廓呈近似直

4、線型，波動較小，樹脂浸漬均勻且不容易產(chǎn)生干斑;在一定范圍內(nèi)降低鋪層厚度，能夠提高玻璃纖維預(yù)制體的浸潤速度，但樹脂流動前沿輪廓呈拋物線型，波動較大，樹脂浸漬較不均勻，容易出現(xiàn)干斑。改變樹脂粘度對前沿的形狀影響不大，但是適當(dāng)提高樹脂粘度會提高制品的強(qiáng)度和剛度。
　　通過以上仿真和實驗結(jié)果可以得出，在變厚度薄壁件的充模過程中可以根據(jù)前沿曲線的形狀來優(yōu)化工藝，通過適當(dāng)運用導(dǎo)流介質(zhì)來控制充模的時間，通過適當(dāng)提高樹脂粘度增強(qiáng)制品的質(zhì)量，在鋪層