真空辅助树脂灌注成型注入线分段流动前沿控制研究

摘要

真空辅助树脂灌注成型(VARI)工艺是在RTM工艺基础上发展而来的一种新型的复合材料大型制件的成型工艺。相对于RTM、RFI等成型工艺，具有制件性能高、成本低、非热压罐等特点。虽然VARI工艺有诸多优点，但传统的VARI工艺无法控制充模过程中的流动前沿，这样在充模过程中可能出现白斑、干点等情况，为了进一步提高制件质量，需要对VARI工艺过程中流动前沿的控制进行深入研究。
　　 通过改变传统注入线构造，并在其上增加刚性模具，将注入线分割为多个独立可控制的分段注入线，设计制作出注入线分段控制装置。通过RTM-Worx有限元模拟软件，对含有高渗透率区域的制件进行充模模拟，并通过注入线控制系统进行模拟控制，表明注入线分段控制系统可以控制流动前沿形状。在模拟分析的基础上，进行了试验验证，在对含有高渗透率区域制件的充模过程中，使用了注入线分段控制装置，流动前沿得到有效控制，流动呈线性，充模过程未出现树脂包围现象，克服了传统充模会出现白斑的缺点。并通过引入流动控制参数，分析对比注入线分段控制和传统工艺的不同，说明了注入线分段控制系统对流动前沿控制的效果。
　　 通过有限元模拟研究，研究了制件中高渗透率区域位置、宽度对注入线分段方式的影响，得出了高渗透区域对应单独注入线，低渗透区域对应注入线最少要分为两段；高渗区长度增加注入段关闭时间提前，高渗区长度减小注入段关闭时间推迟。不同高渗区位置不同过渡分段数量不同的结论。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 综述

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

1.1.2 VARI成型工艺及相关成型工艺

1.2 VARI成型工艺研究概况

1.2.1 VARI成型工艺国内外研究进展

1.2.2 VARI流动控制国内外研究进展

1.3 VARI应用国内外研究进展

1.4 论文研究的内容

1.4.1 论文研究的意义

1.4.2 论文研究的内容

第二章 VARI工艺理论

2.1 树脂流动模型

2.2 树脂分析模型

2.2.1 固化动力学模型

2.2.2 黏度模型

2.3 重力模型

2.4 渗透率模型

2.5 压缩模型

第三章 注入线分段控制原理及设备设计

3.1 注入线分段控制基本原理

3.2 注入线分段控制设备设计及制作

3.2.1 刚性模具制作

3.2.2 注入线制作

3.2.3 封装及连接方式

3.3 注入线分段控制实验

3.4 小结

第四章 注入线分段控制模拟研究

4.1 流动模拟软件RTM-Worx

4.2 注入线分段控制对流动前沿影响模拟研究

4.2.1 模拟模型

4.2.2 传统VARI工艺充模模拟

4.2.3 注入线分段控制充模模拟

4.2.4 模拟充模对比

4.3 高渗透率区域对注入线分段方式影响模拟研究

4.3.1 注入线分段数量研究

4.3.2 高渗透区域的宽度对注入线分段方式的影响

4.3.3 高渗透区域的位置对注入线分段方式的影响

4.3.4 高渗透区域长度对流动前沿控制的影响

4.4 小结

第五章 注入线分段控制结果与讨论

5.1 实验

5.1.1 实验材料

5.1.2 实验步骤

5.1.3 注入线分段控制充模控制过程

5.1.4 未分段注入线充模流动过程

5.2 注入线分段控制效果分析方法

5.2.1 流动误差

5.2.2 流动控制系数

5.3 注入线分段控制实验流动控制系数计算

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文和参加科研项目

致谢