复合材料副翼典型结构件的VARI工艺模拟及试验验证

在复合材料液体成型工艺过程中,通过计算机软件的模拟研究,可以预先判断树脂在增强体中的流动形式和获得树脂的注模时间以及注模压力,进而为实际成型工艺提供参考设计。本文利用PAM-RTM模拟软件对复合材料副翼典型结构件的树脂流动过程进行了模拟计算。根据达西定律推导出树脂在增强纤维中一维流动渗透率计算公式,分别对增强纤维、缝线纤维进行了渗透率测试,在此基础上对渗透率数值进行了修正。利用渗透率修正值采用不同的流道设计方案对树脂注模过程进行了模拟研究,根据模拟结果最终选择合理的注射方式和流道布局。对所选方案进行了工艺试验验证,并对结构件进行了超声无损检测。结果显示:理论充模时间和试验充模时间基本一致,结构件没有内部缺陷,树脂填充完全,模拟工艺计算有效。     

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。     

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.     

热压罐/VARTM组合成型新工艺设计

热压罐/VARTM组合成型新工艺是树脂基复合材料成型工艺的一个新发展,特别适用于平面、立体织物增强高粘度树脂基复合材料的液体注射成型,可以应用于航空、航天等先进复合材料制造领域.     

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。     

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。     

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     

航空主承力结构用预形件及树脂熔渗技术的最新进展

近年出现的复合材料液态成形法,如树脂转移成形法(RTM)和真空辅助树脂转移成形法(VARTM)以及西曼复合材料树脂熔渗成形法(SCRIMP)等,这些方法有一个共同的工艺特征,即将树脂注射或熔渗到干态纤维成预形件,然后进行固化.用这种方法制造航空主承力结构件目前尚不十分普遍,其主要原因是典型的损伤容限树脂系统的流变学特性不能满足这种低黏度工艺的要求.     

RTM工艺工字梁构件的模拟与实验研究

采用自主开发的RTM(树脂传递模塑)工艺3D模拟系统对航空用典型工字梁平板构件进行了模拟分析。确定中心点注射为最佳注射方式,并确定了8个合理溢料口位置,详细研究了预成型体渗透率不均匀问题对工艺的影响。对构件进行了模具制造和实验验证,实验结果与模拟结果基本吻合。计算机RTM工艺模拟对于模具开发、构件制造具有较好的指导意义。     

液体树脂灌注成型工艺中树脂流动前沿特性的估测和分析

 近年来树脂浸泡成型工艺(RIP)越来越多地应用到了航空复合材料制造业上。作为树脂浸泡成型工艺中一种新型的有着良好运用前景的液体树脂灌注 (LRI)成型工艺开始进入了人们的视野。为了增加对LRI工艺的认知和提高对其的监控能力,着重介绍如何在LRI工艺进程中监测树脂流体的流动前峰。树脂流体流动前峰的检测将依赖于一组放置在纤维层中的微型热电偶传感器来完成,通过与光纤传感器测量结果的比较,表明微型热电偶传感器可以利用测量纤维层中不同处的温度变化来监测树脂流体到达该处的时间。测量与分析结果大大提高了对LRI工艺中树脂流体在纤维层层面和沿纤维层厚度两个方向上流动特性的认识,并为将来的模拟计算和对此工艺的进一步研究奠定良好的基础。     

薄壁异形树脂基复合材料近净尺寸成型研究

通过对成型工艺选择、模具结构设计及工艺参数的研究,探索了薄壁异形树脂基复合材料近净尺寸成型。研究结果表明,注料式模压克服了传统模压成型装料腔狭窄不易装料的问题,实现了薄壁异形树脂基复合材料的近净尺寸成型,极大地提高了材料利用率、降低了加工难度、缩短了成型周期。     

注塑模熔体非牛顿流动的数值模拟

研究注塑模流动的数值模拟。用有限元-有限差分方法模拟非牛顿流体的压力场和温度场,用流体网格法（FAN）模拟熔体锋面的推进过程,这种方法具有通用性好和容易实现自动推进的优点。在486微机上对几个算例进行了模拟计算。比较了牛顿和非牛顿流体的流动特点和锋面推进自动处理的效果,得到了满意的结果。     

闪电防护铜网在航空复材制件VARI成型工艺中的树脂导流应用

复合材料在民机结构中的大量应用对航空复材制件的闪电防护提出了新的要求,与此同时,以VARI工艺为代表的复材液体成型技术愈发受到关注,常用导流网在VARI工艺中造成浪费也易引起质量问题,结合这两方面的需求,提出将闪电防护铜网用作导流介质,在表面应用类的航空复材制件的VARI成型工艺中,将铜网的闪电防护作用和树脂导流作用进行集成,并对闪电防护铜网在VARI工艺中的树脂导流作用进行了试验分析,研究了引入铜网导流后VARI制件的注胶情况、铜网层数对树脂渗透率的影响,以及制件最终成型效果和表面质量。本研究对于丰富复材VARI成型工艺技术手段,提升VARI工艺的综合经济性,进一步拓展VARI工艺在民机复材结构中的应用都具有积极意义。     

双酚A型环氧树脂/DDS固化剂体系的流变特性及其黏度模型研究

通过DSC和黏度测量,研究了反应型固化剂DDS(二氨基二苯基砜)用量对双酚A环氧树脂体系黏度变化的影响规律。研究结果表明,流变特性与固化特性随固化剂用量的变化规律相似。DDS的用量在一定范围内对环氧树脂体系流变特性影响不大。建立了环氧树脂工程黏度模型,该模型能够有效的预测体系黏度变化的工艺窗口并进行黏度预报,为复合材料成型工艺的顺利实施以及工艺参数的科学制定提供基础。     

树脂基复合材料的分解防热效率

为了提高树脂基复合材料烧蚀中的热阻塞效应,同时避免因为加入过量树脂引起的复合材料脆性较大的问题,本文提出了引入可分解纤维改性的方法来解决这一矛盾.通过比较,筛选出了分解性质与酚醛树脂相似的可分解纤维,制备了改性纤维/酚醛复合材料.电弧风洞烧蚀试验结果显示,20 mm厚的改性纤维/酚醛在最高热面温度1 300℃、总加热时间600 s的条件下背面温升比相同条件下高硅氧/酚醛低约40℃,表现出很好的烧蚀防热性能,与材料设计的初衷相符.因此,引入可分解纤维的方法是一种有效改善复合材料性能的方法.     

中温固化树脂／碳布复合材料工艺性能研究

采用树脂的粘度-温度曲线、凝胶时间-温度曲线、DSC法确定了树脂的固化工艺.比较了溶液法和热熔法制备的预浸料复合材料力学性能.结果表明,热熔预浸料复合材料湿热性能高于溶液预浸料.对复合材料断面进行扫描电镜分析,断面的纤维和树脂粘接良好.