复合材料加筋壁板结构件VARI液体成型工艺计算模拟

通过注模模拟软件PAM-RTM可以预测复合材料液体成型工艺中树脂的流动时间和模拟树脂的流动形式.渗透率是成型工艺模拟中重要的参数,面内和面外渗透率通常采用复杂且昂贵的封闭模具来测试,本工作自建了一套结构简单、操作方便且成本低廉的模具,使用真空辅助树脂灌注(VARI)工艺可获得准确的面内和面外渗透率参数.采用一种简单的等效建模方法,通过分层建模方法建立了有限元模型.将渗透率参数输入模拟注模软件PAM-RTM中,将使用等效建模方法所得模拟计算结果与实验液体成型结果进行了比较.计算模拟树脂充模时间为254 s,比实验工艺树脂充模时间(301 s)短.在使用等效建模方法的流道布局基础上,制备了加筋壁板结构件,对所选方案进行了工艺验证.     

基于PAM-RTM软件仿真的RTM工艺复合材料前边条流道设计研究

采用PAM-RTM软件的RTM模块对RTM工艺整体成型复合材料前边条流道设计进行模拟仿真研究,通过模拟对比分析了在不同条件下型腔内树脂的流动、压力分布以及充模时间,最终选出最佳的注胶流道方案,并在实际生产中得到验证。     

复合材料管道连接件真空辅助成型工艺树脂流动研究

对采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制造复合材料管道连接件的树脂流动过程进行分析,考虑树脂注模工况下的注射口和出射口位置,采用有限元/控制体积方法分别模拟了4种可能树脂注模方式所需工艺时间和树脂流动前锋形状,并确定了合适的注模方式。模拟结果表明:与点注射的树脂注模方式相比,线注射方式可以得到更均匀的树脂流动前锋;进而采用线注射-线出射树脂注模方式能够有效浸润织物。采用模拟所得注模方式开展了VARTM工艺试验,制造了复合材料管道连接件缩比件和整体连接件筒构件,所得试验结果与数值模拟结果一致,验证了模拟结果的可靠性。     

复合材料RTM制造工艺计算机模拟分析研究

研究以计算机模拟分析技术的实际工程应用为目的,在普通 WINDOW窗口下实现各类平面构件RTM工艺过程的控制体积单元 /有限元算法 ( CV/FEM),进行工艺过程的压力场及树脂流场模拟分析。模拟分析主要工艺参数——树脂粘度、注射压力及预成型体渗透特性对 RTM工艺过程的影响规律。研究得出注射压力及渗透率与工艺充模时间的定量反比关系,以及树脂粘度与充模时间的的定量线性关系。研究还揭示了注口设计对充模时间的影响规律。实验验证表明工艺模拟分析结果与实验结果有较好的一致性。 RTM工艺过程的计算机模拟分析技术将为优化工艺设计、减低工艺实验成本及保证产品质量提供有效的技术手段     

带工字型孔的平板构件LCM充模过程模拟及实验研究

根据LCM工艺树脂流动充模模型和FEM／CV算法开发了LCM工艺计算机过程模拟的3D LCM系统，考查了工字型孔尺寸或位置对平板构件充模过程的影响，并进行了对比实验，同时分析了其流动充模模式的变化规律。结果表明模拟结果与实验结果具有较好的吻合性。模拟软件可以比较准确地模拟LCM工艺的充模过程，为指导实际工艺的设计及优化奠定了重要的基础。     

纤维预制体渗透率测量技术研究进展

纤维预制体渗透率张量作为复合材料液体成型工艺过程中树脂流动数值模拟的决定性输入参数,与树脂流动以及最终成品质量密切相关,是实现复合材料高质量和大批量制造的关键。本文根据流动状态（饱和或非饱和）、流动维度和测量方向（面内或面外）将渗透率测量技术分类,论述了相应条件下的渗透率测量技术以及研究进展,总结归纳了非饱和流动中流动前沿实时监测技术,分析了造成渗透率测量结果分散性大的影响因素,并阐述解决办法,最后提出未来发展趋势。     

加筋壁板VARI整体成型工艺设计与验证术

针对一种典型复合材料加筋壁板,完成模具结构及工艺流程等整体成型工艺设计,同时利用PAM-RTM软件完成流道设计优化模拟,并根据模拟结果选择合理的注射方式及流道布局,最终根据所选方案完成工艺试验验证,对构件进行超声无损检测,检测结果显示构件没有内部缺陷、树脂充分填充,最终验证了加筋壁板整体成型工艺设计及模拟分析的有效性.     

加筋壁板VARI整体成型工艺设计与验证

针对一种典型复合材料加筋壁板,完成模具结构及工艺流程等整体成型工艺设计,同时利用PAM-RTM软件完成流道设计优化模拟,并根据模拟结果选择合理的注射方式及流道布局,最终根据所选方案完成工艺试验验证,对构件进行超声无损检测,检测结果显示构件没有内部缺陷、树脂充分填充,最终验证了加筋壁板整体成型工艺设计及模拟分析的有效性。     

热塑性定型剂对干铺丝-RTM工艺及力学性能影响

为了研究热塑性定型剂的添加对干铺丝-树脂传递模塑（RTM）工艺的影响，采用PA-6作为热塑性定型剂，通过T-剥离确定定型剂的质量分数，结合试验和工艺仿真，研究了定型剂对预制体面内渗透率的影响，并对其充模过程进行工艺仿真和分析，在此基础上研究了定型剂对环氧复合材料制品层间性能及韧性的影响。渗透率试验和仿真结果表明:加入定型剂后，纤维预制体的沿纤维和垂直纤维的面内渗透率分别降低了55.5%和52.0%；工艺仿真结果与试验结果一致，不同渗透长度下的注胶时间偏差均小于10%。力学性能试验结果表明:加入热塑性定型剂可显著提升环氧树脂复合材料的韧性，Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高了89.3%和54.1%，冲击韧性提高了18.7%，复合材料的层间剪切强度降低了23.6%。      

新型液体成型技术在民机副翼结构的应用研究

基于传统VARI工艺开发了一种可以满足航空复合材料构件大规模生产需求的新型低成本液体成型技术。采用了多种工艺措施确保注胶口和出胶口处树脂压力和树脂流动控制,对比试验表明,采用新型液体成型技术所制备的复合材料层合板厚度均匀性能够接近预浸料/热压罐成型的复合材料层合板的水平。采用新型液体成型技术所研制的民机副翼结构件具有良好的外形和内部质量,可以满足航空复合材料结构的应用需求。     

一种新型水溶性芯模的制备和性能

概述了金属模具不易脱模的形状复杂的复合材料结构件成型中遇到的工艺技术难题,着重对水溶性芯模的制备工艺特点和性能进行了研究,并将所制得的水溶性芯模成功的用于树脂基复合材料结构件的制造中。结果表明,水溶性芯模的各项性能满足复杂异型复合材料结构件制造的要求。     

真空导入模塑工艺树脂流动规律研究

研究了导流介质、重力、注射方式和注射管径等工艺参数对真空导入模塑工艺中树脂流动行为的影响。结果表明,真空导入模塑工艺中,主导树脂充模流动速度的是导流介质的渗透率;注射方式改变时,树脂的流动模式和流动速度发生改变;树脂的充模流动速度随着注射管径的增大而增大;树脂的流动倾角越接近竖直方向重力对树脂流动的影响越大。     

工艺因素对RFI复合材料渗透成型影响的试验研究

采用模拟试验的方法研究了复合材料树脂膜渗透成型(Resin Film Infusion RFI)过程中树脂粘度及压力对渗透高度及浸渍质量的影响。实验结果表明,总体上树脂的粘度提高,复合材料的渗透浸渍高度下降。成型压力则对不同粘度体系及增强材料预处理情况有不同的结果,一方面提高树脂渗透驱动力,另一方面压实纤维床从而降低渗透率。但压力的提高总是有利于提高渗透浸渍质量,减少孔隙率。分析认为压力影响渗透高度的实质是渗透压力变化及纤维床的压实两种因素的共同作用结果。     

高性能纤维增强树脂基复合材料3D打印

3D打印技术是一种逐层成形的增材制造技术,而纤维增强树脂基复合材料是一种力学性能优异的先进结构材料,结合3D打印的工艺先进性和纤维的材料性能优势,提出新型的纤维增强树脂基复合材料3D打印工艺,为进一步促进两者共同发展与应用提供了可能。综述并分析了纤维增强树脂基复合材料3D打印技术的研究现状与瓶颈,提出了一种连续纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印工艺,将3D打印丝材制备、3D打印预成型体、3D打印预成型体固化分隔成3个独立的模块,并根据不同模块设计搭建了不同的试验平台及设备,成功制备得到了连续纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印构件,还测试得出其(纤维含量为52%)拉伸强度及拉伸模量分别达到1325.14MPa和100.28GPa;弯曲强度及弯曲模量分别为1078.03MPa和80.01GPa;层间剪切强度为58.89MPa。大幅提高了纤维增强树脂基复合材料3D打印成型构件的力学性能。     

基于VARTM 工艺的大型闭合截面复合材料箱体的研制

研究了VARTM工艺用树脂基体的黏流特性,进行了平板验证试验,并采用PAM-RTM软件对复合材料箱体的工艺过程进行模拟,确定了最佳注射方案和工艺控制参数,采用主体阳模的VARTM工艺,制备了复合材料箱体试验件,对贮运发射箱VARTM工艺成型的有效性及可行性进行了验证。     

高性能纤维增强树脂基复合材料3D打印及其应用探索

纤维增强树脂基复合材料具有优异的力学性能,能够实现轻质、高性能结构的制造,但传统的成型工艺过程复杂、成本高,难以实现纤维回收利用,限制了纤维增强树脂基复合材料的广泛应用.3D打印技术是一种新兴的零件成形工艺,将3D打印技术应用于纤维增强树脂基复合材料的制造,为实现复合材料低成本、绿色制造提供了可能性.综述了纤维增强树脂基复合材料3D打印技术研究的发展现状,提出了一种高性能连续纤维增强热塑性复合材料3D打印工艺及其回收再制造策略.     

树脂传递成型工艺中树脂流动和凝固过程的非等温仿真

采用控制体／有限元方法建立了模拟树脂传递成型工艺制造薄壁零件时树脂流动和凝固过程的2．5维非等温仿真数学模型，该模型运用纤维、树脂的能量平衡和树脂凝固的质量平衡方程模拟树脂流动和凝固过程中的热量传递和温度变化过程，研究了树脂传递成型工艺过程中树脂流动、温度变化及树脂凝固的数值求解方法，算例结果表明所提出的仿真模型能有效地模拟树脂传递成型工艺过程中树脂流动、温度变化及树脂凝固程度。     

FRP复合材料管材航空应用及成型技术研究现状

管路系统的性能优劣是影响航空飞行器可靠性的重要因素,国产大飞机及军用战机的高速发展对飞机的轻量化、高功效以及高可靠性提出了更高的要求,飞机管路系统也正在朝着整体型多弯结构以及紧凑型复杂结构发展。复合材料因其优异的综合性能已在飞机上得到了广泛的应用,而采用纤维增强树脂基复合材料管路构件替代金属材料管路构件,能够最大限度满足飞机导管高性能轻量化整体化制造的目的和需求,目前少数机型已经开始逐步采用纤维增强树脂基复合材料管路构件,并且未来具有广阔的市场前景。纤维增强树脂基复合材料管路构件在成型过程中主要涉及材料的选用、成型工艺方法和设备的选择以及工艺参数的优化等方面,并且每一个环节都对管路构件的成型质量起着至关重要的作用。首先介绍了国内外航空飞机领域纤维增强树脂基复合材料管路构件的市场概况及其在飞机上的应用场合,并综述分析了目前常用的原材料性能对比以及普遍采用的几种纤维增强树脂基复合材料管路构件的成型工艺特点,在此基础上着重评述了近年来纤维缠绕技术在纤维增强树脂基复合材料管路构件成型制造方面的发展及研究现状,并对未来发展趋势进行了展望。     

贫胶预浸料-RTM成型工艺及其复合材料力学性能研究

针对RTM成型工艺中的定型、预制问题,提出了一种新型的贫胶预浸料-RTM成型工艺。采用湿法预浸工艺制备了贫胶预浸料及正常胶含量的预浸料,对比了贫胶预浸料-RTM工艺成型的复合材料及预浸料模压工艺成型的复合材料的力学性能。实验结果表明,RTM工艺过程中,树脂的流动充模过程可以有效排除附着于贫胶预浸料中的气体,减少孔隙等缺陷出现的概率,复合材料的内部质量能够得到有效地保证。同时,力学性能测试表明,贫胶预浸料-RTM工艺成型的复合材料的层间剪切性能及冲击后压缩性能优于预浸料模压工艺成型的复合材料。     

缠绕成型复合材料壳体及基体改性研究

介绍了缠绕法成型复合材料壳体件的技术,对其原材料选择、缠绕线型的确定、缠绕模设计、制造壳体件成型工艺参数的控制做了说明;因采用的树脂基体制造壳体件时易暴聚,对其改性形成新树脂基体.讨论了新树脂基体配方筛选、黏度特征、凝胶时间随温度变化的特点、浇注体的性能等.最终研制出一种适用于湿法缠绕的新树脂基体,制成的复合材料结构件性能得到进一步提高.