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。     

树脂传递模塑成型工艺过程分析与模具技术

本文研究了ＲＴＭ工艺成型过程，并探讨了模具技术中的关键问题。     

航空钣金成型过程的计算机仿真分析

冲压成型过程的数值模拟涉及到材料非线性、几何非线性和边界非线性的综合影响,直接计算的难度非常大。利用大型通用有限元软件ABAQUS在处理非线性力学问题中的优势,研究了成型速率和质量缩放对于模拟成型问题的影响,最后通过能量曲线判断速率和质量参数的设置是否合理,并给出相关算例应用。算例表明:ABAQUS在处理钣金冲压成型中可以得到令人满意的结果。     

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。     

基于高温树脂传递模塑工艺的碳纤维/聚酰亚胺复合材料连接环制备与验证

根据连接环的结构特点,结合复合材料的力学特性及成型工艺要求设计了一种隔热/承载一体的碳纤维增强聚酰亚胺复合材料连接环,采用高温树脂传递模塑成型（RTM）整体成型工艺制备了复合材料连接环样件。超声检测结果显示,连接环内部质量良好。常温静强试验结果表明,在150%使用载荷下,连接环能保持良好的结构完整性,其最大应变仅为-491.0 με,满足常温静强度设计要求。520℃严酷热载荷下的静热联合试验结果显示,连接环在118%使用载荷下发生根部连接螺钉断裂失效,连接环本体未出现明显残余变形和损伤,满足热强度设计要求。有限元分析结果显示,常温条件下复合材料连接环的应力危险点出现在孔边,破坏方式主要为孔边的挤压破坏和层间剪切失效,高温条件下复合材料连接环失效位置主要出现在其外侧隔热层及螺栓孔处,对结构承载能力影响较小。     

基于新型碳纳米纸传感器对VARI工艺中树脂流动趋势的实时监测

采用喷射吸附过滤成形工艺获得一种高柔性、高灵敏度的碳纳米纸(BP)传感器,碳纳米纸传感器是由碳纳米管在分子间范德华作用力条件下形成的三维介孔结构的薄膜材料。碳纳米纸传感器可嵌入在复合材料预成形体铺层中,与复合材料一体成形,实时监测真空辅助液体复合成形(VARI)树脂的流动情况。结果表明,通过在线监测系统采集在树脂浸润过程中碳纳米纸传感器的电阻,可准确监测树脂流动到相对应的位置的时间,以此来判断树脂浸润过程中的流动趋势。本文证明了碳纳米纸传感器可以实时监测VARI工艺中树脂的动态行为,为避免VARI工艺中由树脂浸润造成的缺陷,改进工艺参数以及优化生产等提供了新的途径。     

飞行模拟训练器中发动机起动过程模型的建立和仿真

在飞行模拟训练器的研制中 ,发动机的起动过程是需要重点研究和模拟的过程之一。本文根据发动机起动工作过程的具体特点 ,采用三段积分法建立了仿真模型并进行了仿真研究。所得结论基本达到了训练器的要求。     

复合材料RTM制造工艺数值模拟研究进展

纤维预制体的渗透性、孔穴或干斑的形成、残余应力的形成得影响成品质量的三个主要方面，本文对研究中存在的问题，进行了总结和评述。针对RTM工艺过程模拟中采用的控制方程，简要阐述了几种常用数值方法的特点。结合国内外RTM工艺过程数值模拟研究动态，指出了其发展方向。     

RTM用高性能环氧树脂BA9914e及其复合材料的研制与性能研究

制备了一种适用于RTM成型的环氧树脂体系BA9914e,对此环氧树脂体系的DSC特性、粘度特性和耐热性能等进行了研究;对BA9914e和国产碳纤维U-3160、CF3031经RTM工艺制备的复合材料性能进行了研究。结果表明:环氧树脂BA9914e具有良好的工艺性能和力学性能,适用于RTM整体成型;U-3160/BA9914e、CF3031/BA9914e复合材料力学性能优良。     

树脂传递模塑制品的缺陷控制及流程优化

树脂传递模塑(RTM)是一种高效的树脂基复合材料成型方法,其中RTM工艺的缺陷控制方法是目前研究的主要方向。首先介绍了RTM工艺和其传统工艺流程,然后通过试验成型RTM制品,分析制品缺陷及其产生机理,提出缺陷控制的4项原则和改进的工艺流程,最后进行论证试验。试验证实改进工艺解决了RTM制品中的气泡、滑移和干斑缺陷,对RTM工艺的研究和工业实践具有一定的指导意义。     

缠绕用低温快速固化氰酸酯树脂的改性

针对湿法缠绕工艺,在不影响固化温度条件下用TDE-85对氰酸酯树脂进行改性,对改性前后树脂性能进行对比研究。结果表明:环氧与催化剂混合物在40℃时黏度低于1 Pa·s,且能维持超过214 min,能够满足湿法缠绕的工艺需求;环氧含量低于10 wt%时,起始固化温度不超过77℃,在80℃的凝胶时间为30min左右,仍满足低温快速固化要求;当TDE-85含量为10 wt%时,树脂浇铸体力学性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为46.2、83.4 MPa、10.8 kJ/m^2;但环氧的加入对氰酸酯的吸湿性和耐热性能均有一定负面的影响。     

复合材料纵横加筋隔框RTM成型工艺

航空次承力框结构因结构复杂、精度要求高,目前仍然大多使用铝合金材料通过数控机加方式进行制造。为探索该类框结构的复合材料整体化成型的可行性,本文针对含纵横加筋及局部翻边结构特征的机身次承力框结构,对一薄壁复合材料隔框的整体化RTM成型工艺方法进行了研究。隔框结构的铺层变形仿真结果表明,采用全（0°/90°）铺层组合能够最大程度地减少结构的翘曲变形,且得到实际验证;流动仿真结果表明,较点注胶及线注胶方案,采用面注胶方式能够显著减少充填时间及充填压力;将优化的方案结合铺层自动下料、填充材料拉挤成型等自动化工艺相结合,成功制备了无损检测内部质量合格、取样力学性能与传统热压罐成型工艺相近的复合材料整体隔框。     

双马来酰亚胺树脂化学流变特性研究

在粘度实验的基础上 ,根据双阿累尼乌斯方程对用于 RTM工艺的双马来酰亚胺树脂体系的化学流变特性进行了研究 ,建立了树脂体系的流变模型。通过 DSC热分析实验研究树脂体系的固化反应规律 ,验证了双阿累尼乌斯模型。研究表明 ,模型与实验结果具有良好的一致性。模型可揭示树脂体系在不同工艺条件下的粘度变化规律 ,定量预报 RTM工艺树脂的低粘度平台工艺窗口 ,为合理制定 RTM工艺参数、保证产品质量和实现工艺参数的全局优化提供必要的科学依据     

RTM用炔基改性苯并噁嗪树脂工艺及力学性能

文摘为改善苯并噁嗪树脂对树脂传递模塑(RTM)成型工艺的适应性,并进一步提升苯丙噁嗪基复合材料的耐高温性能。提出利用炔基改性苯并噁嗪树脂,以提高树脂的交联密度,并改善树脂流变特性。结果表明:改性后的炔基苯并噁嗪树脂在81. 5℃时黏度低至805 mPa·s可满足RTM工艺灌注要求,在110℃其工艺窗口高达310 min。同时,炔基苯并噁嗪树脂的起始固化温度低至130℃,固化温度为167℃,后处理温度为208℃,满足低温固化要求。通过DMA与TGA分析,RTM成型低温固化苯并噁嗪/碳纤维复合材料的Tg为411℃,在N_2环境下800℃残留率高达88. 6%,表明其复合材料具有良好的耐高温性能。SEM观察发现该树脂与纤维界面粘结强度较高,碳纤维复合材料350℃拉伸性能保留率达99%以上,弯曲、层剪性能保留率达70%以上,压缩性能保留率也达60. 9%。     

不同黏度树脂基复合材料软模成型设计与缺陷控制

根据碳纤维表面形貌与两种环氧树脂黏度特性,确定复合材料合适的固化压力。针对两种环氧树脂的黏度差异,比较膨胀压力设计及固化工艺优化方法。结果表明:高黏度环氧树脂体系的软模膨胀成型工艺适应性更好,固化周期缩短13. 6%,凝胶压力设计温度(135±5)℃能够保证产品内部质量,固化温度(170±5)℃降低产品变形风险,支撑梁构件缺陷比例0. 5%,满足航天结构复合材料质量控制新常态的要求。     

透明塑料板件注射-压缩成型模拟研究

在非线性数值算法基础上,采用水平集方程、动量方程与能量方程进行多物理场全耦合计算的方法,对非对称几何板件的注射-压缩成型过程进行了模拟分析.结果表明,注射-压缩工艺较传统注射工艺能够显著降低制成件收缩率;成型过程中熔体的纤维流线长度与温度变化会对制件收缩率产生影响.较短的纤维流线,较均匀的温度分布能够获得更小、更均匀的...     

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。