缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填分析

摘要

缝合泡沫夹芯结构复合材料是由上、下层纤维面板及中间泡沫芯板组成的夹芯结构预成型体经过缝线缝合后，再通过相应的液体模塑成型技术制成的高性能复合材料。缝合技术的使用可以有效的防止纤维面板及其与泡沫芯板的分层，泡沫芯板可提高整个复合材料板的抗弯曲强度。缝合泡沫夹芯结构复合材料作为一种综合性能优良的的复合材料，现已广泛的应用在航空、航天、汽车及船舶制造等领域。真空辅助树脂传递模塑成型（VARTM）工艺具有模具简单、可操作性强、污染少及可成型大尺寸部件等优点，因此采用该工艺对缝合泡沫夹芯结构预成型体进行树脂充填，可制备出高质量的复合材料制品。
　　本文首先进行具体的充填实验，缝制泡沫夹芯结构预成型体并进行VARTM工艺树脂充填，验证实验方案的可行性，并对充填过程中出现的影响预成型体树脂浸润质量的问题采取相应改进措施。然后，建立正确的缝合泡沫夹芯结构预成型体等效模型，并计算模型中泡沫芯板渗透率及孔隙率的等效值，采用 PAM-RTM软件对预成型体树脂充填过程进行模拟仿真，对比实验结果得出采用该种模拟仿真方法的准确性及可靠性。接着，结合具体实验及数值模拟对导流网的铺放位置和缝合参数（缝合针距、行距、泡沫芯板厚度、缝针直径、纤维面板厚度、缝合方向）变化对树脂在预成型体中流动浸润的影响进行研究。对比实验结果得出，在预成型体泡沫芯板与下层纤维面板之间铺放一层导流网，是最优的导流网添加位置。对不同缝合参数预成型体树脂充填过程进行模拟仿真，快速的得出了各参数变化对树脂在预成型体中流动浸润的影响规律，为制备高质量复合材料制品提供了重要的理论依据。最后，在中间泡沫芯板嵌入加强筋板，制备带加强筋的缝合泡沫夹芯结构预成型体，对预成型体进行VARTM工艺树脂充填并建立等效模型对充填过程进行模拟仿真，对比数值模拟及对应的实验结果，确定数值模拟的正确性，为以后进一步研究带加强筋缝合泡沫夹芯结构复合材料打下基础。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 夹芯结构复合材料发展概况

1.3 缝合复合材料概述

1.4 VARTM工艺数值模拟研究现状

1.5 课题来源与本文研究内容

1.6 本章小节

第二章 缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填实验

2.1 引言

2.2 主要实验原材料及仪器设备

2.3 预成型体的缝制

2.4 预成型体VARTM工艺树脂充填

2.5 本章小节

第三章 缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填分析研究

3.1 引言

3.2 PAM-RTM软件介绍

3.3 预成型体模型

3.4 建立模拟模型及网格划分

3.5 模拟计算

3.6 数值模拟结果与实验结果对比分析

3.7 导流网对树脂充填影响

3.8 缝合参数对树脂在预成型体中流动充填的影响

3.9 本章小节

第四章 带加强筋缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填研究

4.1 引言

4.2 带加强筋缝合泡沫夹层结构复合材料VARTM工艺数值模拟

4.3 带加强筋缝合泡沫夹层结构树脂充填实验

4.4 模拟与实验结果对比分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果