（纺织工程专业论文）t型整体壁板制件rfi工艺与性能的研究.pdf

天津工业大学硕士学位论文 摘要 摘要 本文采用高性能碳( 玻璃) 纤维2 d 增强机织物，利用增粘纺织预成型技术， 开发出了适用于民用客机尾翼整体蒙皮用叠层预制件。设计了适用于树脂膜熔渗 工艺( r f i - - r e s i nf i l mi n f u s i o n ) 的模具和剪切实验用夹具，对增粘叠层预制件 压缩性能、渗透性能及r f i 工艺一维树脂流动模型进行了理论和试验研究，研制 出适合本课题用高性能环氧树脂膜，通过优化设计树脂膜熔渗工艺( r f i ) ，制造 了t 型整体壁板蒙皮复合材料制件。 树脂传递模塑( r t b l - - r e s i nt r a n s f e rm o l d i n g ) z 艺存在加工尺寸的技术限制， 热压罐袋压成型工艺( b m p a - - b a gm o l d i n g p r o c e s sf o ra u t o c l a v e ) 一般仅能有效 加工单向带和2 d 预浸料，树脂膜熔渗工艺( r f i ) 突破了加工尺寸和预制件型 式的限制，其工艺过程简单、成型压力低、制造成本低，适宜制造大型板类、壳 类复合材料制件，在航空和船舶航空、船舶及建筑等行业具有广泛的应用前途。 本文对增粘缝纫叠层预制件( 增粘处理方法、增粘处理工艺) 和高性能环氟 树脂膜( 树脂膜配方、树脂膜加工工艺和树脂膜性能测试方法) 的研制过程、树 脂膜融渗( r f i ) 工艺设计方法、r f i 一维流动模型、r f i 工艺模具和剪切实验用 夹具的设计研究进行了详细地分析论述，其技术工艺和理论成果可直接应用制造 领域。 根据技术性能的要求，对t 型整体壁板蒙皮制件进行树脂漫润质量检测和剪 切屈曲实验，测试结果表明t 型整体壁板孔隙含量较低，其临界屈曲强度、破坏 强度及破坏模式均达到设计要求。 关链词：复合材料，增轱纺织预成型技术，树脂膜熔渗工艺( r f i ) ，树魔膜，压 缩，渗透性，r f i 一维流动模型，临界届曲强度，破坏强度，破坏模式 天津工业大学硕士学位论文a b s l l j c t a b s t r a c t i nt h i sd i s s e r t a t i o n 、t a c k i f i e dl a m i n a t ep e r f o r m sm a n u f a c t u r e db yt a c k i f i e dt e x t i l e p e r f o r m i n gt e c h n o l o g ya n dh i g hp e r f o r m a n c ec a r b o nf i b e r ( g l a s sf i b e r ) 2 dw o v e n f a b r i ch a v eb e e nd e v e l o p e d ，i tw i l lb eu s e do nt a i li n t e g r a t e dp a n e lo fc i v i lp l a n e t h e c o n s o l i d a t i o na n dp e r m e a b i l i t yc h a r a c t e r i z a t i o no ft a c k i f l e dl a r n i n a t ep e r f o r m s ，a n d o n ed i m e n s i o n a lr f ir e s i nf l o wm o d e l i n gw a sf u l l yd i s c u s s e dw i t ht e s tm e t h o d s t o o l i n g ss u i t a b l ef o rt h er e s i nf i l mi n f u s i o n ( r f i ) p r o c e s sa n ds h e a rt e s tr i gh a v e b e e nd e s i g n e d b yd e v e l o p i n ge p o x yr e s i nf i l ma n do p t i m i z i n gt e c h n i c a ld a t ao fr e s i n f i l mi n f u s i o n ( r f i ) ，s e v e r a lt i n t e g r a t e dp a n e l s w e r e s u c c e s s f u l l yp r o d u c e d t h e r ea r es o m et e c h n i c a ll i m i t a t i o n si nm a n u f a c t u r i n gs u p e rs i z ec o m p o s i t e sw i t l l r e s i nt r a n s f e rm o l d i n gp r o c e s s ( r t m ) ，g e n e r a l l ys p e a k i n gb a g m o l d i n g p r o c e s sf o r a u t o c l a v ec a ne f f i c i e n t l y p r o c e s su n i d i r e c t i o n a l a n d2 dp r e p r e g b u tr e s i nf i l m i n f u s i o np r o c e s sc a nb eu s e dt om a n u f a c t u r ep a n e la n ds h e l lw i t hu l t r as i z e i th a s f o l l o w i n ga d v a n t a g e ss u c h a ss i m p l et e c h n o l o g i c a lp r o c e s s ，l o wp r e s s u r ea n dc o s t i n t h es e a l f u t u r e ，r f ip r o c e s sw i l lb ee x t e n s i v e l yu t i l i z e di na v i a t i o n , s h i p p i n ga n d b u i l d i n gi n d u s t r y t h i sp a p e rs t u d i e st h em a n u f a c t u r i n gp r o c e s so ft a c k i f i e ds t i t c h i n gl a m i n a t ep e r f o r m s ( t a c k i f i e d m e t h o da n d t e c h n o l o g y ) a n de p o x y r e s i nf i l mw i t h h i g hp r o p e r t y ( f o r m u l a t i o n , m a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g ya n dp e r f o r m a n c e t e s tm e t h o d so f r e s i nf i l m ) ， a n d a n a l y s e s t h e d e s i g n m e t h o do fr e s i nf i l mi n f u s i o nt e c h n o l o g y , r f io n e d i m e n s i o n a lr e s i nf l o wm o d e l i n g ，r f it o o l i n g sa n dt e s tr i g ，t h e s et e c h n i c a ld a t aa n d t h e o r e t i c a lr e s u l t sc a nb et r a n s f e r r e dt ot h ei n d u s t r yf i e l d s t h er e s i ni n f u s i o nt e s tr e s u l t ss h o wt h et i n t e g r a t e dp a n e l sh a sv e r yl o w v o i dc o n t e n t , s h e a r b u c k l i n g t e s td e m o n s 劬t e st h a tt h ec r i t i c a lb u c k i n gl o a d , f a i l u r el o a da n df a i l u r e m o d eo fti n t e g r a t e d p a n e l s ( s t i t c h e d a n du n s t i t c h e d ) a o v e rt h et e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s k e yw o r d s ：c o m p o s i t e s ，t a e k i f i e dt e x t i l ep e r f o r m i n gt e c h n o l o g y , r e s i nf i l mg r i f f o n ( r r b , r e s i nf i l m , c o n s o l i d a t i o n , p | 羽i l 奠b i l i 钒r f i o n ed i n 姗尊i o n a lr e s i nf l o w m o d e l i n g c r i t i c a lb u c k i n gl o a d ，f a i h a l o a d , f a i l u r em o d e 天津t 业大学坝士学位论文第一章综述 1 1 r f i 相关成型工艺 第一章综述 在复合材料成型工艺中，闭模成型( c l o s e dm o l d i n g ) 工艺如热压罐袋压( b a g m o l d i n g p r o c e s sf o ra u t o c l a v e ) 和液体模塑( l i q u i d m o l d i n g - - r t m ，v a r t m ，r i r m ， v i m p ，r l i m 等) 由于其制件尺寸精确、有机挥发物( v o c ) 少而被广泛应用，r f i 工艺是在热压罐袋压和液体模塑成型的基础上发展的种新工艺，其工艺过程简单、 成型压力低、劳动强度低，生产周期短，制造成本低，是目前制造航空级复合材料的 丰要工艺之一。 1 1 1 热压罐袋压成型工艺( b m p a ) 热压罐袋压成型工艺【l 】( b m p a ， 分组成，一为真空袋系统，二为 热压罐系统。真空袋系统的基本 构成原理如图1 1 所示。按叠层部 件的铺层方向与顺序将预浸料铺 设在金属模板上，为防止固化制 件与金属模板、压板间粘连，提 高其表面平整度，分别在预浸料 b a g m o l d i n g p r o c e s s f o r a u t o c l a v e ) 主要由两部 图1 1 真空袋构成示意图 的上下面铺上一层塑料分离膜，顺序放置金属压板和吸胶布，最后用塑料薄膜将整个 系统密封。将真空袋系统放置在热压罐中，通过加热( 高温气体能使预浸料中的树脂浸 透纤维并发生固反应) ，抽真空( 排除压力袋中夹杂的空气及固化反应产生的挥发物1 ， 加压( 预浸料压实到设计尺寸) 等工艺对预浸料进行固化。一般情况下热压罐袋压成 型以加工预浸料为主，因而在选用纤维及织物品种上受到很大的限制。另外装袋过程 劳动强度大、自动化水平低，固化后辅料消耗大，制造成本相对较高。热压罐袋压成 型工艺主要适合航空、船舶及建筑等行业制造大型板类、壳类部件。 1 1 ，2 真空吸注工艺( v i m ) 天津工业大学砸j ：学位论文 t 型按体壁板制件r f i 工艺与性能的酬究 真空吸注工艺 2 ( v i m p ，v a c u u mi n f u s i o nm o l d i n gp r o c e s s ) 是r t m 与b m p a 相结合 的工艺形式，树脂注入过程与r t m 类似。其工艺原理如图1 2 所示， v i m p 工艺特点为：真空压力是树 脂流动的唯一驱动力；模具的上外 模为弹性塑料薄膜：对所加工的纤 维品种、预制件形式无任何限制； 为使树脂合理流动需用环行分配器： 环型树脂分配器 树脂出口么盈盈弦夏绉勾 真空袋 酋圈鲑武 nf = = = = = = = = = = = = = = 、 树脂 图1 2 真空吸注工艺示意图 利用真空压力对纤维预制件进行压实。 在一定温度下固化时，此工艺过程亦可应用到紫外线光固化技术中( u l t r a v i o l e t c u r e ) 。真空吸注工艺突破了传统r t m 工艺制件尺寸小及b m p a 工艺仅以加工预浸 料为主的技术限制，其制品尺寸可高达2 0 0 m 2 ，厚度达1 5 0 m m ，纤维含量高( 6 0 7 0 ) ， 辅助真空作用于整个树脂浸润过程，可以充分排除气泡，因而空隙率较低( o 1 1 m p a ，三种结构叠层预制件测试误差牛1 5 。 3 3 小结 测试数据和非线性回归分析表明a r l 0 6 玻璃纤维、r c 2 1 5 碳纤维平纹织物厚度方 向压缩变形符合y 2 b + c ，x + c ：x 2 + c 杯3 + c t x 4 型非线性变化规律，其r 2 均大于0 9 9 6 ，因此 该回归方程较准确描述了压力一纤维体积含量变化规律。 由试验结果可得，叠层层数对试验结果无显著影响。当厚度方向施加的压力大于 0 2 0 m p a 时，叠层预制件的纤维体积含量均达到6 0 以上。考虑到r p i 工艺模具的柔 性特性造成热压罐加压效果的降低，r f i 工艺压力的设定值应高于此压缩试验值。 天津工业大学硕上学位论文 t 型整体壁板制件r f i 工艺与性能的研究 第四章渗透率测试方法与装置 树脂浸渍纤维增强材料过程中，如果树脂基体不能充分浸润纤维增强体空间的每 一部分，或纤维束间、纤维间卷裹一定数量气泡且不能充分排除，则固化后的复合材 料制品内部会残留一定的空隙。造成空气卷裹的主要原因是模具真空度较低和树脂流 动曲线不规则，当不规则树脂前沿相遇时，即会在滞后与超前间形成一包裹区域，或 造成树脂浸润不充分；或造成空气的卷裹。实验研究证明空隙率每增加1 ，复合材 料的层问剪切强度、弯曲强度及弯曲模量等机械性能下降5 以上【2 6 。2 7 】。空隙的存在 不仅降低了复合材料的机械性能，而且降低了复合材料的耐用性和抗疲劳性，即液体 模塑( l c m ) 工艺树脂流体浸润纤维增强体的饱和程度影响到复合材料制件静态、动 态物理机械性能。 近年来，在复合材料设计和制造领域已日渐缺少可靠的技术数据【2 8 】，特别是影响 加工过程的两大重要技术参数渗透率和预制件压缩性数据的短缺已阻碍复合材料 的进一步应用。在液体模塑( l c m ) 工艺中，渗透率张量与树脂粘度的大小决定了树 脂流动速度和压力梯度的比值，预制件的压缩程度确定了其纤维体积含量v f 的数值， 有孔介质中的空隙提供了树脂流体流动的通道，因此，预制件纤维体积含量v ，的变 化直接影响到其渗透率的大小。另外借助树脂充膜过程的数值模拟技术，可计算出树 脂流动形状、树脂速度场和压力场的分布规律，为模具结构刚度的选择，合理设计树 脂注入口和排气口的位置提供理论依据。数值模拟的核心是求解由d a r c y s 定律变化 得到的一系列包含渗透率系数的偏微分方程，因此研究、测定不同结构形式纤维增强 材料渗透率变化规律是精确计算树脂运动、压力曲线的前提条件。 渗透率k 是指一定粘度的流体润湿多孔介质一纤维预制件能力的参数，它是多孔 介质材料本质结构特性的反映，纤维增强材料的结构形式、所用纤维的种类、空隙率 和外力作用下引起的纤维增强材料的变形决定着渗透率k 值大小，而与测试所使用的 流体种类无关。 4 1实验方法 测定渗透率的理论依据为d a r e y s 定律，考虑到纤维增强材料及实验装置的特 天津工业大学硕士学位论文第四章渗透辜测试方法与装置 性，渗透率的测定方法主要有单向一维流动测定法和径向二维流动测定法两种。目前 渗透率测试装置尚无标准设备和方法，因而即使是相同材料的测试结果偏差也较大， 其误差来源为： 1 边部效应( e d g ee f f e c t ) 一由于增强体边部纤维结构一般较松散，树脂流体沿 此部分流动速度大( 亦称树脂流动的边部效应- - e d g ee f f e c t ) 边部效应是造成 一维测定法误差的主要因素，因此在测试模具内合理放置待测增强材料对提高测 试精度具有重要意义。 2 流动过程浸润不良一在流体浸润纤维预制件过程中或因模具内部真空度较低， 致使预制件内部残留微量空气；或因所使用的测试流体缠裹一定量的气体，使预 制件的某一部位未能充分润湿，当流体流经该部位时，产生局部非d a r c y s 流动， 导致实验误差的产生。 3 测试模具的变形一由于透明模具刚度偏小，当内部压力达到一定程度时，模具产 生弯曲变形，导致流动状态突变，产生较大的渗透率测试误差。 4 1 1 单向一维流动测定法 图4 1 所示平纹织物( 织物纱束细度、经纬向密度和紧度相同) ，图4 2 所示纤 维毡均为匀质、各向 同性纤维增强材料， 因此沿其各个方向上 的渗透率相同。应用 一维d a r c y s 定律即 可测得该此类材料d 的渗透率值。其原理图4 1 平纹织物图4 2 纤维毡增强织物 为1 2 9 1 ：在一定压力作用下，将一定体积流量q 的匀质树脂流体通过某一固定长度和 截面积的纤维增强材料，当流动达到稳定时，测量流体在该长度范围内的压力差p ， 在( x ，y ) 平面内绘出测试结果点( ap ，q ) ，为减少试验和计算误差，较为有效的数学 处理方法是经坐标原点对所测结果点进行线性回归分析( l i n e a rr e g r e s s i o n a n a ly s is ) ，推导出线性回归方程q = f ( k ) xa p ，f ( k ) ，即为该直线的斜率，利用4 一l 式即可求得渗透率。 k ：坐羔些x “女1 ( 4 一1 ) s 式中：一流体通过的距离( c n l ) ；s 一截面积( c m 2 ) ；0 一流量( e l n 3 s ) a p 一流体通过长度时的压力差( p a ) ；“一粘度( p a ，s ) 天津工业大学硕士学位论文 t 型整体壁板制件r f i 工艺与性能的研究 4 1 2 径向二维流动测定法 径向二维测定法能够较准确测试各向同性、正交异性及各向异性材料渗透率，彻 底解决了单向一维流动测定法由于边部效应造成的数值分散、测量精度低的问题。其 基本原理是将一定压力、粘度的稳态流体经圆形注入口注入到纤维增强材料预制件的 中心区域，对于各向同性材料，其流动边界为圆型；对于正交异性和各向异性材料其 流动边界为椭圆型。测量注入口和流体流动前沿压力、对应时间椭圆边界长轴r 。、短 轴r 2 及倾斜角0 ，代入二维d a r e y s 定律，经数值处理，即可求得相应的的渗透率。 l 各向同性材料渗透率测试理论 试验结果证明，稳态流体经圆形流道注入到 各向同性材料的中心时，流体的流动前沿外形仍 为一圆形( 如图4 3 所示) ，其圆柱坐标系( r ，0 ，z ) 流体流动的连续性方程为： 苦p 警) + 专等+ 窘= o ( 4 _ 2 ) 当纤维预制件的厚度h 与流动前沿半径r r 之 比满足h r ，1 ，则z 方向压力分布相同，即 i o p 一0 ；流体沿径向流动，流体的压力为流动 图4 - 3 流体在各向同性材料中流动外型 半径r t 的函数，与0 角无关，故而o p 一= 0 ，4 - 2 + 式所示的连续性方程变为： 土；( r _ d p - ) ：o( r o ， r )(4一)r 3 r 甜d r ，生：c ， d r j d p = j c ，_ d r + c 2 p = c 1 i n r + c 2 由边界条件p 驴= r o ) = 尸0 ，尸( r = r s ) = 只 得c = ( 尸r p 。) l n ( 鲁) ，c ：= 尸。一( 尸，一j d 。) 1 n 月。l n ( 鲁) 则励分布_ p ( 忙p 0 + 志志n 寺 悼4 ) 2 兰巳型竖! 至坚主兰堡堡苎一 苎型量堡竺垩型堕查鎏皇茎蔓 由d a r c y s 定律得单位体积流量：q l ，：r ，2 警巧南 ( 4 5 ) 由运动学边界条件q 母：等：皇 ( 4 6 ) 警可贵而= 孚 。4 _ 7 ) 整理得： 丽k a pd t = ( 鲁) l n ( 鲁) d ( 鲁) 令 2 豢f ，p ，= 百r f ( 4 - 7 a ) 则边界条件变为： 巾= 0 ，p ，= 1( 4 _ 8 ) 由式4 8 ， 故 d q2p fx i np fxd pf f 锄= r 乃( 譬) 咖， = 冬h p 。一l f 害x 寺d p j m = 譬1 np ，一譬+ c 0 = 0 一i 1 + c c = 1 4 中= 丛掣 f = p ；( 2 i np ，一1 ) = 4 c b 或 埘k a p f = ( 鲁) 2 ( 2 1 n 鲁一1 ) + l 】 足= 筹t c 等h n c 等卜叶， 2 正交异性材料渗透率测试理论 ( 4 9 ) ( 4 1 0 ) ( 4 一1 1 ) ( 4 1 2 ) 当树脂流体由中心区域注入正 交异性材料( 如图4 4 所示的单向 织物、图4 5 所示的大多数二维机 织物均为正交异性材料) 内部时， 树脂流体的流动外型为一长短半轴 与增强织物经向或纬向相重合的椭 图4 4 单向织物 图4 5 二维玻璃纤维织物 天津工业大学硕士学位论文t 型整体壁板制件r f i2 1 2 艺与性能的研究 圆( 如图4 6 所示) ，透率张量式为 r 世，0 、 弘l0 1 符，j 由d a r c y s 定律和连续性方程得 v ( 世v p ) = 0 整理 k 。窘+ k y 矿o z p = o ( 4 1 3 ) ( 4 1 4 ) ( 4 1 5 ) 经如下变换可将正交异性系统转换为等 最各向同性系统( e q u i v a l e n ti s o t r o p i cs y s t e m 系统相应点( ，y e ) 的数量关系f = 1 1 】为： 图4 6 流体在正交异性材料中流动外型 e i s ) ，任意点( x ，y ) 与其对应的e i s ：“z 炉“y ( 4 - 1 6 ) 在( k y ) 坐标系y = 乏) ”工= m 。j ( 4 - 1 7 ) 磁。= “r ( 4 1 8 ) k 。= ( k ，k ，严 4 - 1 9 ) 对实验数据按如下步骤进行数值计算即可求得正交异性材料渗透率k 、瞄值 ( i ) 在笛卡儿坐标系中绘出相应时刻测试点( x ，y ) 的位置，其中x 表示椭圆的短 半轴长度：y 表示椭圆的长半轴长度。经坐标原点对测试点进行线性回归分析， 并得该直线的斜率m 。 ( 2 ) 利用公式4 - 1 8 将对应时刻t 测试的椭圆短半轴长度x 转换为等量各向同性系统 一e i s 中的相应值，运用公式4 - 9 和公式p ，5r r 粕。( 式中r b 。为注入 口半径经公式4 1 8 相应的转换值，在笛卡儿坐标系中绘出点( t ，f ) 的位置， 经经坐标原点对测试点进行线性回归分析，得该直线的斜率l ( e 。 ( 3 ) 利用公式4 2 0 计算正交异性材料渗透率k 。、k y 值为： k ，= k 。m ik ，= t a l k 。 ( 4 - 2 0 ) 3各向异性材料渗透率测试理论 流体经中心区域在各向异性材料 内流动外型仍为一椭圆型 3 2 - 3 3 1 ( 如图 4 , 7 所示) ，其渗透率主轴( x l ，y 1 ) 与固 定坐标系( x ，y ) 之间的夹角为0 ，应 用正交异性材料渗透率测试理论可得相应 图4 7 流体在各向异性材料内流动外型 天津工业大学硕：e 学位论文 第四章渗透率测试方法与装置 的k 。1 、k ，】值，利用如下公式4 2 2 即可求知( x ，y ) 坐标系其渗透率张量表达式4 2 1 世= ( 惫纠 k 。= 坠弓业十掣c o s2 0 k ，= 掣一掣c o s 2 0 k ，= 坐学正s i n 2 臼 4 2实验装置与实验结果分析 模其 纤维 模县 有机 盎鼹 图4 8 单向流动渗透率测试模具 ( 4 2 1 ) ( 4 2 2 ) 图4 9 单向流动厚度方向渗透率测试模具 单向流动渗透率模具与测试装置如图4 8 、4 9 、4 1 0 所示。模具的外形尺寸为 2 1 0 x b l o c m ，分别由上模具和下模具组成。为便于观测，上模具选用透明有机玻璃材 料；下模具选用金属铝以增强模具的传热性能和刚度。试验中所使用的流体为普通饮 用水，室温条件下( 2 5 0 c ) 其粘度为0 0 0 1 p a s ，其中沿x 轴方向( o o 铺层方向) 两 预制件渗透率测试尺寸长宽相同，为2 2 0 l o o m m ；厚度方向a r l 0 6 、r c 2 1 5 渗透率测 试样品尺寸分别为1 0 0 5 0 r a m 、5 0 5 0 r a m 。 三翌至三些! 塑圭堂竺望壅 ! 型些竺壁堑! ! 堡! 坠三苎量壁堂堕坚窒 酬4 1 0 单向流动渗透率测试装置 实验过程中先用模板裁切并将织物按 + 4 5 一4 5 0 。层顺序准确放置在模具内( 如 图4 8 、4 , 9 示) ，依图4 1 0 连接好管路和检测仪表( 压力、流量等) ，开启控制阀门， 待流体出现在模具端口处时开始记录各种参数，叠层预制件厚度z 和长度x 方向的测 试结果如表4 1 、表4 2 所示。 将所测试压力p 、流量q 值描绘在x y 平面内，经坐标原点对测试结果点进行单 变量线性相关分析，并描绘该出直线，根据公式4 - 1 ，该直线方程的斜率即为d a r c v s 定律所定义的f ( k ) 值，据此值可计算相应的渗透率值。表4 1 、表4 2 的线性相关分 析曲线如图4 1 1 1 4 b 示，渗透率测试结果如表4 , 3 、图4 1 5 所示， 前 o 咖】 蜒 前 o 倒 螺 3oo4oo 5oo6 0o7oo 8oo 压力p ( pa ) a r l 0 6 厚度方向渗透率测试曲线 5010 0 l50 20025 0 300 压力p ( k p a ) 图4 1 2 aa r l 0 6x 轴方向渗透率测试曲线 0 1 0 l 2 4 图 000 锄 帅 如 如 。 2 翌兰型生壁塑生竺型塑竺! l 一 兰婴至堡垩至型苎立鲨皇茎兰 5 0 45 40 35 3 0 25 2 0 l5 l0 5 0 0102030 40 图4 1 2 ba r l 0 6x 轴7 5 - r 甸渗透率测试曲线 ：f 。v 95 0ff45 ：”9 二6 ，一7 乒：。 一 vi ，一。v = 】 j 一一一一线性( f vp45 ) 一一一 r2 ： i ，= 王乏主三二翻。： 妊垄耋垒兰量兰! _ 70 ( kpa ) i57 7x 上9 8 42 67603 1 09865 47992 1 09946 23 6 p ( kpa ) 图4 1 3 r c 2 1 5 厚度方向渗透率测试曲线 o5 0 10 0 l50 2 0 15 l o 5 0 0 2 0 025 0 30 0 压力p ( k p a ) 图4 1 4 a r c 2 1 5x 轴方向渗透率测试曲线 2 0 图4 1 4 br c 2 1 5x 轴方向渗透率测试曲线 3 1 2 5 压力p 3 0 ( k p a ) 0 5 0 5 o 5 0 5 0 帅弘如驰鲫加o o wn日一口哪蜒 o p 6 灯压 05 o o o 0 0 0 o 6 5 4 3 2 l 一。一口哪蝽 3 力8 匝 24226 21804o0 一n。一。咖蛙 一n。一口删螺 天津工业大学硕士学位论文t 型整体壁板制件r f i 工艺与性能的研究 表41a r l 0 6 玻璃纤维平纹织物渗透率测试数据 纤维含铺层厚度总流量时间体积流量o压力p 量( )顺序 f m m ) ( c m 3 )t ( s )( c m 。s )( k p a ) 6 9 03 0 02 3o 2 2 1 1 4 03 0 03 80 3 4 6 0 【+ 4 5 - 4 5 0 4 s 1 00 1 4 4 03 0 04 8 0 4 5 1 8 9 03 0 06 30 5 6 1 9 5 03 0 06 50 6 1 2 4 6 03 0 08 2o 7 2 8 1 62 4 03 40 2 5 1 1 7 62 4 04 90 3 4 + 4 5 - 4 5 0 4 s 1 0 8 1 5 3 62 4 06 40 4 7 预 5 5 1 8 7 22 4 07 ，805 3 带0 件 2 2 5 62 4 09 4o 6 8 厚 2 4 4 82 4 01 0 20 7 5 度 1 2 0 02 4 05o oo 2 2 2 0 4 02 4 0& 5 00 3 4 方 2 3 5 02 4 09 7 90 4 6 向5 0 + 4 5 - 4 5 0 4 s 1 2 0 3 1 6 02 4 01 3 】60 5 3 3 5 0 02 4 01 4 6 00 6 5 4 4 4 02 4 01 8 5 00 7 4 1 9 0 02 0 09 5 0o 2 4 3 2 5 02 0 01 6 2 50 3 6 【+ 4 5 一4 5 0 1 4 s 1 32 3 7 9 02 0 01 8 9 50 4 8 4 5 5 2 0 02 0 02 6 0 0o 5 6 5 5 0 02 0 02 7 5 0o 6 8 6 7 0 02 0 03 3 5 00 7 5 1 9 2 02 0 09 ，61 1 0 2 6 8 02 0 01 3 41 3 0 3 1 8 02 0 01 5 91 8 0 6 0 + 4 5 - 4 5 o s 2 5 4 6 4 02 0 02 3 22 3 0 4 9 6 02 0 02 4 82 6 0 6 1 0 02 0 03 0 52 9 0 2 8 2 02 0 01 4 11 0 0 4 9 2 02 0 02 461 5 0 预 5 5 + 4 5 - 4 5 0 s 2 7 5 4 6 02 0 02 7 _ 31 9 0 制 6 9 0 02 0 03 4 52 2 0 件 7 4 8 02 0 03 7 42 6 0 0 0 8 8 4 02 0 04 4 22 8 0 叠 1 0 2 02 0 05 11 8 层 1 5 2 02 0 07 62 3 方 2 0 4 02 0 01 0 23 5 向 5 0 + 4 5 - 4 5 0 s 3 o 2 9 6 02 0 01 4 84 3 3 4 2 02 0 01 7 15 6 4 3 2 02 0 02 1 66 2 2 4 2 02 0 01 2 12 3 3 9 0 02 0 01 9 53 5 4 7 2 02 0 02 364 6 4 5 + 4 5 - 4 5 0 s 3 3 6 1 4 02 0 03 0 75 4 6 7 4 02 0 03 3 76 2 7 6 8 02 0 03 8 46 8j 3 2 天津工业大学硕士学位论文第四章渗透率测试方法与装置 表4 2r c 2 1 5e p f 碳纤维平纹织物渗透率测试数据 纤维含铺层厚度总流量时间体积流量o压力a p 量( )顺序( r a m ) ( c m )t ( s )( c m s )( k p a ) 1 5 3 03 0 0511 1 1 9 5 03 0 06 51 3 2 4 9 03 0 0 83 1 8 6 0 4 5 0 0 s 9 0 2 9 7 03 0 09 92 0 3 4 5 03 0 01 1 5 25 4 2 9 03 0 01 4 32 9 1 9 2 03 0 06 41 o 3 3 6 03 0 01 1 214 3 7 5 03 0 01 2 51 9 预 5 5 4 5 0 0 s 9 6 4 3 5 03 0 01 4 52 2 制 件 5 3 4 03 0 01 7 8 2 6 厚 5 7 6 03 0 01 9 22 9 度 1 8 9 015 01 2 61 2 2 5 9 01 5 01 7 31 4 方 2 9 1 01 5 01 9 41 9 向5 0 4 5 0 0 s 1 0 5 4 2 1 01 5 02 8 12 1 3 4 6 8 01 5 03 1 22 8 5 7 9 01 5 03 8 632 1 9 6 01 0 01 9 6 1 1 3 0 2 01 0 03 0 21 5 3 2 6 01 0 03 2 61 9 4 5 4 5 0 0 s 1 1 7 4 6 5 01 0 04 6 52 4 5 0 2 0】o o5 0 22 9 5 9 6 01 0 05 9 63 1 1 5 2 02 0 07 61 0 0 2 4 2 02 0 01 2 11 4 0 2 8 6 02 0 01 431 9 0 6 0 4 5 0 0 s 3 ，o 3 9 2 02 0 01 9 62 2 0 4 1 4 02 0 0 2 0 72 7 0 4 7 2 02 0 02 362 9 0 3 1 6 02 0 01 5 81 2 0 4 6 4 02 0 02 3 21 5 0 预 5 5 4 5 0 0 s 3 ，2 5 1 6 02 0 02 5 81 8 0 制 6 8 4 02 0 03 422 1 0 件 7 5 2 02 0 0 3 762 6 0 0 0 8 6 4 02 0 04 3 2 2 8 0 替 1 6 8 06 0 02 81 1 层 2 5 8 0 6 0 0431 6 方 3 4 8 06 0 0 581 9 向 5 0 4 5 0 0 s 3 5 3 7 8 06 0 063：2 2 4 6 8 06 0 07 82 6 4 8 6 06 0 08 】 2 8 l8 9 03 0 06 31 2 2 6 1 0 3 0 08 71 5 3 0 9 03 0 0 1 0 t 31 9 4 5 4 5 0 0 3s 3 9 3 8 4 03 0 01 2 82 2 4 2 3 03 0 01 4 12 5 4 7 1 03 0 0 1 5 72 7 天津工业人学硕二卜学位论文t 型整体壁板制件r f i 工艺与性能的研究 表4 3 渗透率测试结果( e 9c m 2 ) l 澡 a r l 0 6 玻璃纤维平纹织物纤维r c 2 1 5 ：碳纤维平纹织物纤维含量 含量( f v f )( f v f ) 6 05 55 04 56 05 55 04 5 厚度方向 2 93 1 35 18 61 7 22 5 948 68 6 5 x 轴方向 811 3 32 1 74 0 45 91 031 8 23 2 1 4 3小结 r 、l 二：二篱毙藉穿：；i 叠矮塑： r - 兰： 本章通过对各向同性、正交异性及各向异性增强材料的渗透特性进行理论分析， 推导出相应的渗透率解析表达式，考虑到a r l 0 6 、r c 2 1 5 两种平纹增强织物叠层预 制件采用准各向同性叠层方式，利用现有的单向渗透率测试模具系统对以上预制件进 行渗透率测试，测试结果表明，在相同纤维体积含量条件下，z 轴方向渗透率小于x 轴方向渗透率，且随纤维体积含量的增大，渗透率均依非线性变化规律依次减小，由 于r c 2 1 5 平纹增强织物交织密度大，空隙含量较低，因此在x 和z 轴方向上，其叠 层预制渗透率均小于a r l 0 6 叠层预制渗透率。 天津工业大学硕士学位论文第五章r f l 模具、剪切实验夹具设计 第五章r f i 模具、剪切实验夹具设计 5 1r f i 模具设计 r f i 模具的设计是根据r f i 制件的形状、大小、工艺要求和生产量来决定模具的 基本结构，主要包括模具材料的种类、模具分型面与嵌块的位置、模具定位方式、 模具的件数、模具表面的光洁度和密封方式，并依据模具所受最大负荷，通过计算， 合理选择模具相关部位的几何尺寸。 5 1 1 r f i 模具材料的选择 r f i 工艺的基本特点是先将吸胶布、模具、预制件和金属底板所组成的柔性系统 密封于塑料真空袋中，然后将其置放于热压罐中按设计的加压和升温规律进行压实和 固化。当热压罐内压力、温度达到一定值时，由于压力和纤维预制件反作用力的共同 作用，r f i 模具会产生一定的压缩和弯曲变形，当内部的压力降低到定程度，模具 的变形又恢复到原态，因此r f i 模具材料必须具备如下的机械性能和热学性能： l 良好的热力学性能一模具材料应具有较大的热传导性系数和较小热膨胀系数 ( c t e ) 2 较高压缩强度、弯曲强度与较好的耐疲劳特性。 3 较高的硬度与较佳的耐磨性能一在使用过程中，模具表面会受到纤维、预制件及