承力型复材构件液态成型工艺树脂渗流行为研究

基本信息
批准号:51573148
项目类别:面上项目
资助金额:61.00
负责人:蒋建军
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王俊彪,方良超,邓超,赖长亮,刘发,李德佳,郭强,周林超
关键词:
承力型结构件气泡生成液态成型工艺树脂渗流树脂基复合材料
结项摘要

This is a milestone that the content of composite exceeded 50% by the successful application of main force bearing composite components in the aircraft, promoting reform in material of aircraft, spacecraft, ships and wind power generation. However, main force bearing components has the characteristics of high level of integration and complex configuration, large volume, large thickness, the pressure of mold and value erosion of resin will intensifie the deformation of fiber structure, which make the seepage behaviors of resin in the fiber structure more complex, difficulty for controlling the defect and low eligible rate of composite products, restricting the application of composite components. In this topic, based on the complex unit cell structure, analysis the trans-scale deformational behavior due to Shear deformation and compression deformation. Establish the permeability model by fitting characteristics of the intra-tow、inter-tows and unit cell, which can reflect the structure of fiber, establish generation model of bubble by fitting distribution characteristics of fiber section and micro pore in the passage, which can reflect structural features of non-homogeneous micro pore. Analysis trans-scale seepage behavior of resin flow and mechanism of defect, preparation for composite components with complex configuration, large thickness and high volume fraction was solved, found theoretical and technical base for control of defects and application of engineering.

承力型复合材料构件的成功应用推动了复材用量在飞行器中超过了50%,这个里程碑事件推动着航空、航天、船舶和风力发电等军民用产品的材料变革。但由于承力型构件的纤维结构集成度高、构型复杂、体积含量大、厚度大,同时较高的模腔压力和树脂冲刷效应会加剧纤维架构宏微观变形,使得树脂在纤维架构中的渗流行为复杂,缺陷控制困难,制成品不合格率居高不下(超过30%),成为了制约复材构件深度应用的瓶颈。本课题以复杂纤维构型为对象,通过分析响应压剪综合作用引起的宏微观跨尺度变形行为,拟合单胞结构特征、纤维束内与束间特征,建立反映真实纤维细观结构的渗透率解析模型,实现树脂渗流分区控制;拟合纤维束截面和纤维束通道微孔隙分布特征,建立反映非匀质孔隙结构的微气泡生成模型,解析跨尺度的树脂渗流行为和宏微观气泡的产生机理。进而破解复杂纤维构型、大厚度、高体积含量的复材构件制备工艺难题,为推动承力型复合材料工程应用奠定理论基础。

项目摘要

承力型复合材料构件的成功应用推动了复材用量在飞行器中超过了50%,这个里程碑事件推动着航空、航天、船舶和风力发电等军民用产品的材料变革。但由于承力型构件的纤维结构集成度高、构型复杂、体积含量大、厚度大,同时较高的模腔压力和树脂冲刷效应会加剧纤维架构宏微观变形,使得树脂在纤维架构中的渗流行为复杂,缺陷控制困难,制成品不合格率居高不下(超过30%),成为了制约复材构件深度应用的瓶颈。本课题以复杂纤维构型为对象,通过分析响应压剪综合作用引起的宏微观跨尺度变形行为,拟合单胞结构特征、纤维束内与束间特征,建立反映真实纤维细观结构的渗透率解析模型,实现树脂渗流分区控制;拟合纤维束截面和纤维束通道微孔隙分布特征,建立反映非匀质孔隙结构的微气泡生成模型,解析跨尺度的树脂渗流行为和宏微观气泡的产生机理。进而破解复杂纤维构型、大厚度、高体积含量的复材构件制备工艺难题,为推动承力型复合材料工程应用奠定理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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