以树脂转移模塑(RTM)工艺为代表的复合材料液体成型工艺是树脂基复合材料低成本制造技术发展的重要方向。微孔隙是液体成型工艺树脂流动过程形成的主要缺陷,微孔隙的存在会导致复合材料产品力学性能显著降低。揭示微孔隙形成机理,必须深入了解纤维预制体结构对树脂流动状态的影响,即建立纤维编织结构、应力状态与树脂流动过程关键参量渗透率的联系,同时,还应对纤维预制体在树脂流动过程中的非完全浸润现象进行表征,最终确定流动控制参量、纤维编织结构与微孔隙含量的关系。本项目采用多尺度渐进分析方法预报编织结构纤维增强体的渗透率,并在宏观、细观两种尺度上对树脂流场进行描述;采用汇函数(Sink Function)方法描述非饱和流动,通过局部饱和度,将微孔隙与工艺参数及纤维结构建立联系,实现编织复合材料液体成型工艺微孔隙含量和统计分布的预报,为工艺设计提供理论依据,为提高产品力学性能提供有效手段。
复合材料液体成型工艺是目前树脂基复合材料的主导工艺之一,是低成本制造技术的重要发展方向。微孔隙是复合材料液体成型工艺充模过程中形成的主要工艺缺陷,会导致复合材料的力学性能显著降低。而微孔隙形成涉及树脂宏细观流动等许多学科前沿问题,因此,揭示微孔隙形成机理,具有重要的理论意义和工程应用价值。本项目针对以树脂传递模塑( RTM)工艺为代表的液体成型工艺充模过程进行深入研究 在有限单元/控制体积方法基础上,发展了一种权平均刘率算法,提高了宏观树脂流动模拟的效率和精度;研制了一种光纤树脂流动监测传感器,解决了难于监测到树脂内部流动状况的问题;采用多尺度渐进分析方法,成功预报了纤维预制体的渗透率;建立了描述非饱和流动的汇函数模型,并进行了非饱和流动模拟,得到局部饱和度分布;采用超声C扫描、密度测定/基体腐蚀法、光学显微镜法对复合材料层板的微孔隙进行实验表征;这些成果为工艺设计提供理论依据,为提高产品性能提供了有效手段。发表相关论文11篇,申请国家发明专利1项。