树脂传递模塑工艺中渗透率的测定.pdfVIP

第3卷第3期 建筑材料学报 V，13．No3 2000年9月 JOURNALOFBUILDINGMATERIALS Sep．2000 文章编号2000)03—0258．06 树脂传递模塑工艺中渗透率的测定 李文晓1， 薛元德2， 吴人洁1 摘要：对树脂传递模塑工艺中纤维增强材料的渗透率测量方法进行了综述和评价．讨论 了毛细压力、流动速度和试验流体等因素对渗透率测量结果的影响． 关键词：渗透率；测定技术；树脂传递模塑工艺；单向流动；径向流动 332 中图分类号：IB 文献标识码：A transfer 树脂传递模塑(resin 将纤维增强材料按制品形状制成预制什，放人模腔内，然后加压沣入树脂，使其完争浸渍纤维预制 件后固化成型，最后脱模得到制品由于RTM工艺具有设备投资少、生产过程能耗低、污染小、适 于成型复杂形状制品等特点，而且适用于三维织物增强复合材料的成型，所以在航空航天、汽1：和 建材等应用领域得到了广泛重视，发展迅速 R，IM工艺的充模过程研究有勘于确定模具的注射口和排气fJ位置，优化充模过程，节省试验 时间和人力财力，是RTM模具设计中不叮缺少的一个步骤．绝大多数R’FM充模模拟研究将充模 过程视为牛顿流体在多孔介质中的渗流过程+以达西定律作为流体的运动方程．达两定律的具体表 达式如下 9V 。Vp (1)‘1， 。。=一丢K+-跏2一i 式中：q。为体积流量，p为流体的粘度，P为流体压力，张量K为多孔介质的渗透率 达西定律避免了对渗流的微观流体动力学现象的描述，代之以宏观的统计平均概念，将所有的 纤维和树脂问的相互作用概括为综合反映纤维体的渗透特性的参数——渗透率作为纤维材料的 基本性能之～，渗透率的重要性在于：一方面它控制充模时问，从而与树脂的同化动力学一起影响 模具设汁和注射口、排气口的位置，是数值模拟所需的关键参数：另一方面，它决定流动特性，控制 树脂对纤维束的浸渍方式，是获得高品质制品的关键此外，它也是平衡考虑工艺性和力学性能的 复合材料智能设计所需的重要参数之一 20世纪90年代以来，随着纤维预制件材料品种的多样化和结构的复杂化，对于渗透率的研究 日渐深入本文对有关渗透率测定方法的研究结果进行了综述和评价，试图为渗透率测定方法的应 用和发展提供一些思路 1渗透率的测定方法 对于各向异性的多fL介质，渗透张量K在无旋的情况下为二秩对称张量，其主方向上的渗透 向的渗透，而只测量面内渗透系数K，和K。但是随着RTM预制件制作L艺的进步，先进的三维 收稿151期：199909—28；修订日期：1999-11-16 作者偷介：李文晓(1968)，女，河南郑州人．上海交通大学博上生 蚺3lW 阜史晓等：树脂传递横州r艺中涪进率的删定 织物得到应JlJ，面外渗透率的渊瞒也得剥眶视 纤维体内的一维流动托力降代人选西定律，可得主渗透率K，为Il。 弘焉，t=x,y,z 2 式中：I．为预制件沿流动方向的长度；A为垂直于流向的截面积；P。为注射压力；P。为出口压力． 在大多数试骑中等于大气压力 这种方陡的数据收集和处理比较简单．通常适用于各向同性材料和横向正交各向异性材料，但 对后者不仅要分别测地两个主渗透方向，而且事先要确定主渗透方向，或进行反复试验确定，过程 比较繁琐，且苴结果易受边缘效应的影响面内测域时，还可通过加长树脂在模腔内的流动距离，以 减小边缘被应的影响．但面外测艟时．由下试样厚度有限和缺乏预制件的受压性能数据，试样边缘 模拟结果相比偏高10％～15％ 得H：丰渗透串．但无试验验迁南于面纠、实验稚难实现．这种试验次数过多的方法显然宴用性不强 第二类测量法为非饱和径向流动法(简称径向法)，如图2所示，是通过透明上模观察和记录注 蜜4