碳纤维复合材料超声振动辅助RTM工艺的浸润特性

作     者：杨旭静 张良胜 李茂君 王开禹 方文俊 Xujing YANG;Liangsheng ZHANG;Maojun LI;Kaiyu WANG;Wenjun FANG

作者机构：湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 

基　　金：国家自然科学基金(51875188 51905163) 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2021年第38卷第12期

页      码：4161-4171页

摘      要：研究了织物类型、纤维体积分数和超声振动对树脂在碳纤维织物中流动特性的影响规律,设计了超声振动辅助RTM工艺过程中单向渗透率测量装置,开展了16组渗透率测试实验,并结合COMSOL软件仿真分析了织物中的树脂流动特性。研究表明,在相同纤维体积分数水平下,斜纹编织物的纤维束间隙通道比平纹织物的更宽,2/2斜纹编织织物渗透率比平纹织物提高了约21.5%。纤维体积分数与织物渗透率呈负相关,其函数关系与半经验公式Kozeny-Carman(KC)方程吻合较好。树脂流动过程中加入超声振动,其超声空化效应、加速度效应和微射流效应作用于纤维丝束表面,提高了织物渗透率约58.2%。有限元仿真模拟了椭圆形和近矩形纤维束截面设计的织物模型的流动过程,结果发现近矩形纤维束截面高流速区域范围更广,流体向纤维布夹层浸渍的速度分量更大。超声作用于织物纤维可能带动纤维丝束蠕动,使纤维束截面趋于近矩形状,从而提高了树脂对纤维织物的浸润性。上述研究结果对优化碳纤维复合材料成型工艺和成型性能具有一定的指导意义。

主 题 词：流动特性 织物类型 树脂浸润 超声振动 渗透率 

学科分类：0821[工学-兵器类] 08[工学] 1010[医学-医学技术类] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0702[理学-物理学类] 1009[医学-法医学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13801/j.cnki.fhclxb.20210302.007

馆 藏 号：203106839...