复合材料液体模塑成型工艺增强材料渗透率研究

摘要

复合材料高比强度、高比模量以及可设计性等优点使其一直受到国防工业的重视.随着复合材料成型技术的发展,复合材料液体模塑成型(Liquid Composites Molding,简称为LCM)工艺作为一种先进复合材料低成本化制造技术,具有适宜大型复杂复合材料结构件批量化制造的特点,将使复合材料应用领域进一步拓宽.论文针对LCM工艺面临的主要工艺基础理论和应用技术问题,着重研究了与LCM工艺最密切相关的材料参数-渗透率的测量及其影响因素,以指导实际选材和工艺生产.文章先介绍了LCM工艺发展概况、工艺特点以及存在的问题,从而得出渗透率研究的必要性,接着回顾总结了国内外渗透率研究历史,分析存在的问题,引出本文研究的内容和意义.然后对常见的渗透率测量方法以及理论模型进行了全面详细的描述,涉及到剪切效应和边缘效应理论,重点对以前研究较少的国内LCM工艺常用增强材料横向渗透率进行了研究.研究表明,纤维体积含量、织物编织结构、剪切以及叠合铺层形成的中间层对增强材料的横向渗透率有很大影响,而注射压力等影响则不大.研究结果有助于深入了解和掌握LCM工艺基础理论,促进我国先进复合材料低成本化技术的发展.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

§1.1复合材料液体模塑成型技术

§1.1.1复合材料液体模塑成型技术的发展状况和工艺特点

§1.1.2 LCM成型技术中缺陷形成机理以及纤维增强材料渗透率研究必要性

§1.2纤维增强材料渗透率研究发展概况

§1.2.1国内外渗透率研究历史、现状和存在的问题

§1.3本文研究内容和意义

§1.3.1论文研究的意义

§1.3.2论文研究的内容

第二章渗透率测量的理论

§2.1渗透率的计算

§2.1.1孔隙率的计算

§2.1.2渗透率的计算方法

§2.2常见的渗透率测量方法及测量装置

§2.2.1一维渗透率的测量

§2.2.2一维多模腔渗透率测试

§2.2.3二维面内渗透率的测量

§2.2.4三维渗透率的测定

§2.3渗透率测量的影响因素

§2.3.1不同测试方法的影响

§2.3.2纤维体积含量与渗透率的关系

§2.3.3预成型体结构对渗透率的影响

§2.3.4充模压力和树脂注射速度对渗透率的影响

§2.3.5测试用液体以及液体流动状态对渗透率测量的影响

§2.3.6宏观流动和微观流动对渗透率的影响

§2.3.7纤维复合铺层方式对渗透率的影响

§2.3.8边缘流动效应、剪切角以及模具形状对渗透率的影响

§2.4小结

第三章纤维增强材料横向渗透率测量研究

§3.1实验材料

§3.1.1玻璃纤维织物

§3.1.2树脂

§3.2实验原理及内容

§3.3实验结果及分析

§3.3.1纤维体积含量的影响

§3.3.2织物结构的影响

§3.3.3注射压力的影响

§3.3.4剪切作用影响

§3.3.5叠合铺层横向渗透率

§3.3.6滤网的影响

§3.4小结

第四章LCM工艺模具拐角对增强材料渗透率的影响

§4.1拐角半径对渗透率的影响理论模型

§4.2实验研究

§4.2.1实验材料

§4.2.2不同拐角半径模具充模实验

§4.3实验结果及分析

§4.3.1模拟与实验结果的比较

§4.3.2模具拐角半径对纤维预制件渗透率的影响

§4.3.3纤维体积含量的影响

§4.3.4重力的影响

§4.3.5压力场分布和注射口设置对缺陷形成的影响

§4.4小结

第五章结论与展望

§5.1结论

§5.2展望

参考文献

致谢

附录1：作者在攻读硕士学位期间发表的论文

附录2：作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目