复合材料固化监控系统的发展

有机复合材料的固化是一种多参数复杂的过程,对产品的性能有重要的影响,实时了解和监控固化过程有重要实用意义。这里介绍新一代实时监控工具的发展。     

复合材料液体成型固化监测技术研究进展

复合材料制造工艺的复杂性和分散性容易导致复合材料在固化过程中出现空隙、干斑、分层、翘曲变形等缺陷或损伤,从而严重影响复合材料的质量。对固化过程进行实时原位监测是控制和提高复合材料成型质量的重要手段。以液体成型工艺(LCM)为背景,首先分析了复合材料固化过程及其需要监测的物理量,然后重点论述了光纤方法、超声方法、电学方法和热学方法等复合材料固化监测技术的研究进展,最后讨论了复合材料固化监测的发展趋势和面临的挑战。     

聚合物基复合材料制造过程在线监测技术研究进展

对复合材料部件固化工艺过程实时在线监控,获取成型过程中各种参数信息,制定和优化制造工艺,是提高复合材料部件性能和可靠性的关键。综述了应变片法、声发射法、超声波法、介电分析法、光纤传感器法在线监测树脂基复合材料固化过程的研究应用现状。研究表明,在监测中引入缺陷少、操作方便、监测范围广、经济的监测手段是促进在线监控复合材料固化工艺工业化应用的关键。     

复合材料修补片热固化方法研究

为了研究基于电加热的树脂基复合材料修补片热固化方法是否比传统热补仪加热的热固化方法更优越,本文采用Abaqus有限元分析方法,对基于电加热和传统热补仪加热的复合材料修补片结构模型固化过程进行了数值模拟,分析了两种热固化过程中树脂基复合材料的热应力场。最后通过实验方式固化复合材料修补片,并通过傅里叶红外光谱进行对比分析。对比结果表明：基于电加热的树脂基复合材料热固化方法加热更均匀,使得复合材料在固化过程中热应力的变化趋势更加平缓,减少了热应力集中的现象,从而提高了树脂基复合材料的热固化质量,优化了复合材料的热固化技术,还为电加热热固化技术的进一步研究奠定了基础,为更深入研究提供了可能。     

用热重法研究Resole酚醛树脂的热固化

以热固性酚醛树脂为基制成的复合材料最重要的过程是酚醛树脂转变为三向网状体型结构。因此研究Resole酚醛树脂的热固化性能对复合材料成型有重要意义。本文介绍了用热重分析方法对Resole酚醛树脂的热固化所进行的研究。根据Resole酚醛缩聚过程的TG及DTG曲线,能够比较全面地了解酚醛树脂的热固化过程,可以求出固化程度及合适的固化温度     

碳纤维增强树脂基复合材料微波固化技术

为解决传统复合材料成型工艺存在的生产周期长和制造成本高的问题,结合飞机型号研制中对复合材料成型技术的迫切需求,提出一种微波加热固化碳纤维增强树脂基复合材料构件的工艺方法,对比研究微波固化和电加热固化对树脂基复合材料固化度和玻璃化转变温度的影响规律。结果表明:微波固化显著加快了复合材料的固化过程,在相同的工艺条件下,微波固化复合材料的固化度明显高于传统电加热工艺的固化度;微波固化复合材料的玻璃化转变温度则略高于电加热工艺。     

固化残余应力对无人机复合材料机翼强度的影响

复合材料的力学性能与复合材料的固化过程密不可分。复合材料在固化过程中,由于树脂固化收缩、纤维与基体之间的热膨胀系数不匹配等因素,会产生固化残余应力与固化变形。该固化残余应力会影响复合材料结构的力学性能,甚至会引起分层、基体开裂等严重缺陷。因此,有必要研究固化残余应力对复合材料结构强度的影响。针对某型复合材料机翼,首先利用ABAQUS有限元分析软件进行二次开发,建立了一套基于各向异性黏弹性本构模型的复合材料固化过程分析方法,计算所得固化变形量与试验值误差小于8.24%。其次,采用Hashin强度准则,建立了全复合材料无人机机翼的强度分析有限元模型,机翼失效载荷的预测值相对试验值误差为9.85%。随后,将复合材料固化过程中产生的残余应力作为初始应力条件添加到强度分析模型中,通过有限元方法研究残余应力对全复合材料无人机机翼强度的影响。为研究不同固化参数产生的固化残余应力对结构强度的影响,在合理范围内提出了另外2种固化工艺曲线。模拟结果表明：对于该全复合材料无人机机翼结构而言,固化残余应力导致强度下降,使其强度降低了3.52%,且较优的固化工艺参数下的结构强度比原始固化工艺参数下的结构强度高1...     

复合材料的热-机械性能对固化过程中厚热固性复合材料层板中粘性、温度和固化程度的影响

热性能，如密度、比热和导热性与温度和固化程度有相互依赖关系。内部发热期限是固化的函数。通过非线性瞬间热转移有限元模型模拟固化过程。结果表明，在层板厚度增加时，温度和固化程度的计算明显受到导热性的影响。需要适当测量热性能，以便精确预测厚复合材料的温度、粘度和固化程度。另外还研究了纤维体积系数比率和装袋材料。加大纤维体积含量比，将降低层压板中心的最高温度。当厚度增加时，内外层压板间的粘度值的差明显增加复合材料的热-机械性能对固化过程中厚热固性复合材料层板中粘性、温度和固化程度的影响     

碳纤维复合材料界面性能研究

针对碳纤维复合材料中普遍存在的界面问题，首先研究了碳纤维表面改性对其复合材料界面性能的影响。采用电化学方法和γ射线辐照技术对碳纤维进行表面改性处理，通过处理前后纤维性质及其复合材料界面性能的分析，阐明了纤维表面改性对复合材料界面性能影响规律。同时，研究了电子束固化技术中存在的弱界面问题，通过对电子束固化机理的研究发现增强体表面化学成分对固化过程影响较大，合理的偶联剂选择可以使电子束固化复合材料界面粘合性能得到提高。此外，研究了碳纤维超声连续处理，通过对树脂基体和碳纤维表面性质的分析，说明超声处理可有效地改善复合材料界面性能。     

嵌入式共固化耐高温阻尼复合材料制备及老化前后力学性能

嵌入式共固化阻尼复合材料的耐高温性能对其在极端环境下的应用至关重要。本文在正交实验的基础上提出一种具有优异耐高温性能的黏弹性材料组分,探索使用四氢呋喃溶剂将其溶解成胶浆,研究采用刷涂工艺在复合材料预浸料(T700/QY260)上制成阻尼薄膜,并与不带阻尼薄膜的复合材料预浸料一起根据设计要求铺设,利用预浸料的固化工艺曲线在热压罐中共固化成型,最终制成一种新型嵌入式共固化耐高温阻尼复合材料。通过测试其阻尼层与复合材料预浸料在老化前后的常温层间结合性能,验证这种复合材料的耐高温性能。结果表明,材料具有很好的耐高温性能,这就使嵌入式共固化大阻尼复合材料进入特种环境下的应用领域成为可能。     

复合材料断口形貌与性能

本文用扫描电镜分析复合材料断口形貌的方法,研究了基体性能、固化过程中的加压时机对复合材料力学性能的影响。并分析了断口形貌与力学性能的内在联系。研究结果可供设计复合材料参考。     

红外光谱法研究Resole型酚醛树脂的固化过程

目前,以各种树脂与纤维增强的复合材料受到了人们的重视,并且已经在航空及宇航工业上得到了广泛的应用。在复合材料的工艺过程中,由于树脂的固化速度及固化度的不同,会影响到复合材料的一些性能。酚醛树脂的固化过程直接与树脂的分子结构和不同的固化条件有关。Resole型酚醛树脂是由苯酚与甲醛在碱性催化剂作用下制得。由于苯酚含有三个活性位置,除了有一元、二元及三元酚醇生成     

基于FBG 传感器的复合材料固化监测

温度和内应力是影响复合材料固化过程和结构性能的重要因素,将双光栅的FBG传感器埋入到玻璃纤维/环氧树脂预浸层合板结构中,监测热压固化过程中温度、黏度和内应力变化,并简要分析了固化后的残余应变。实验证明FBG传感器可有效监测复合材料结构固化过程的温度、黏度和内应力,能够作为智能固化控制依据,且固化结束之后,相同的传感器可以被用于提供结构使用过程中产生的温度/机械变化的信息。     

树脂基复合材料的电子束固化

与普通的热固化方法相比,树脂基复合材料的电子束固化是一种成本有效的固化方法。本文简要介绍电子束可固化树脂、设备发展和这种方法的优点及它在航空航天复合材料结构上的应用状况。     

环氧树脂及其碳纤维复合材料的电子束辅助固化研究

报道了辐射剂、辐射剂量对环氧树脂电子束固化的影响,分析了环氧树脂进行电子束固化的机理,比较了电子束固化树脂复合材料与相应的热固化复合材料的机械性能。     

电子束固化高模量纤维增强复合材料力学性能研究

用湿法缠绕工艺制备了M40／EB99—1预浸料，研究了电子束固化高模量石墨化碳纤维M40增强EB99-1环氧树脂复合材料的常规力学性能、耐热疲劳性能和热物理性能，并与M40／5228、M40/4211等热固化复合材料的性能进行了比较。实验研究表明，除了剪切强度稍逊于热固化M40/5228复合材料外，其它常规力学性能都优于热固化M40／5228、M40/211复合材料，表现了较好的综合力学性能。电子束固化M40／EB99—1复合材料经冷热交变循环后的性能明显优于热固化M40／5228、M40/4211复合材料，表现了较好的耐热疲劳性能。     

固化工艺影响L形复合材料制件固化变形研究

通过数值模拟方法,利用ABAQUS有限元仿真软件,模拟含R角的复合材料构件的固化过程。根据已有的固化工艺,比较不同工艺条件对复合材料构件固化过程中的温度场和固化度场及变形的影响。结果表明,合理地降低固化工艺温度和固化冷却速率可以减少残余应力的积累,缓解固化变形。     

电子束与X射线固化复合材料法

电子束与Ｘ射线固化复合材料法法国１９９１年建造了一家加工厂，以检验电子束与Ｘ射线用于复合材料固化的可行性。当时这两种方法加速了复合材料固化进程，并且避免了高温导致的材料变形。在保存期长达一年多的树脂固化处理方面，它们也有其可行之处。经过４年的工作，用...     

光纤布拉格光栅监测碳纤维复合材料固化成型过程

碳纤维复合材料固化成型时,温度和内应力对成型质量的影响巨大.鉴于碳纤维复合材料厚度通常为几毫米,传统的热电偶和电阻应变片等温度应变传感器由于体积较大,无法实现嵌入式监测.为了获得成型过程中材料内部实时的温度和应变,采用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器进行监测.试验中使用两个FBG传感器,一个作为温度传感器,另一个作为应变传感器,内嵌于碳纤维预浸料铺层之中,分别用于监测碳纤维复合材料固化过程中内部的温度和应变等参量.试验结果表明,采用两个光纤光栅传感器分别用来监测碳纤维复合材料固化过程中内部温度和应变的变化是可行的.     

电子束固化复合材料固化过程温度分布模型

为了深入理解电子束固化复合材料固化成型过程中的传热行为,在电子束固化阳离子环氧树脂的固化反应动力学研究的基础上,结合传统传热原理,建立并验证了电子束固化复合材料固化过程中的热传递与温度分布模型.研究表明,建立的温度变化模型与复合材料实际辐射固化过程中的温度变化规律基本一致.