外文翻译--在RTM瓶坯渗透和磨具填充过程中织物组织和磨具曲率的影响 中文版

1 外文资料名称： on in TM 外 文 资 料 出 处 ： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 2 在 一部分实验 S. 庆译 摘要： 液体复合成型的过程需要将高分子树脂通过由玻璃，碳，或 维组成的多空瓶坯浸渍。 通过这些方法成功地制造复合材料零件依赖于模型的成功填充在模具型腔内，驱逐所有空气内，使其保持真空 . 数值模拟可以模拟这一过程，是功能强大的模具设计工具。模拟的准确性，很大程度上取决于整个瓶坯渗透张量的规格，通过磨具型腔的树脂流，形成一个对阻力的数值描述，这个数值的改变能够很容易的影响到固有的渗透率。磨具型腔内的弯道是一个瓶坯变形的潜在影响因素，并有重点的研究。一组对 5 个模具进行了研究，其中包含角半径从 寸 响已经完成。对于不同的半径，流动前沿进展并没有显著的影响，而注射压力，被认为是弯道半径越小，压力越大。在相同磨具里的 实际复合材料部件制造表明，模腔的厚度不是常数。 为了判断弯道半径对磨具型腔填充的重要性，将需要单独分离由于弯道影响的平面瓶坯压缩。为了实现这一目标，这里提出的试验数据将与第二部分工作中的详细的数值研究相比较 . 关键 词 ：液体 复合 成型 1导言 液体复合成型技术很受欢迎，复合材料技术在民间、航空航天、汽车以及国防工业获得青睐。这些工艺具有几个方面的优势，包括净形状生产，相对较低的注射压力，中都低 周期，以及简单的加工要求。 过程有可能产生低成本，高质量，复杂的材料零件几何，数值传递模型（ 结构反应注射成型（ 合树脂关注成型过程（ ,以及注塑压缩成型是很多 艺变化的例子。 一般来说， 艺过程可以概括如下：首先，制造好用来加固的光纤预制棒，工艺的最大优点之一就是调整瓶坯到所需要，并视需要增强。光纤预制棒是由各种各样的东西构成的，由玻璃，碳和克维拉纤维。光纤预制棒将提供成品间大多数的结构性能。瓶坯置于型腔，并且将磨具密封，接下来，聚合树脂注入磨 具型腔，饱和瓶坯，保证真空。然后固化反应开始，完成后可以磨具型腔填充，或者可能在某个阶段中浸渍。等完成之后，成品复合材料产品可以从磨具 1移除。 3 要想成功的制造 成型和浸渍，和成型阶段是非常重要的。本文将侧重于在弯处出变形的瓶坯，研究其在浸渍阶段的影响。不成功的模型填充导致了缺陷，包括微观和宏观间隙 2、 3。微观孔洞指微小气泡被困在纤维束的瓶坯的周围和里面。这种空隙往往很难被彻底消除，但应尽量减少 4。宏观孔洞是指大气囊团由于注射错误被困在型腔内。 图 （ a）底部为铝 （ b） 底部为铝顶部为 腈纶 通常这种孔洞将导致部分无法使用，会导致刚性降低。这样做的目的是调查是否不同的曲率半径对型腔内树脂的流动有影响 或者可能导致宏观空隙。 充过程通常用 律进行树脂模拟，涉及内压力梯度磨具树脂衡量通过瓶坯的流到阻力。最近，在发展基于数值模拟填充的 律做了很多研究。只要我们对材料参数有一定的了解，这种模拟可以预测流动模式和压力分布，作为主要组成部分的渗透张量。许多关于渗透的论文已经发表。 4 图 图 （ a）模具 b）模具 E 5 分析渗透率预测 12、 15。虽然在这两个领域已经取得很大进展，各种各样的瓶坯风格，以及他们在建筑压实时的编译，一直了全面数据库的形成。瓶坯通透性还能记忆不受次要因素的影响而改变，包括 16、 17多层瓶坯 18，瓶坯压实 19，和瓶坯剪切 17、 20， 这项工作旨在确定在 具填充过程中由于各种不同磨具角落半径影响的规模效应。如果任何由于磨具角落半径的影响是显著的，在这些地方模型需要制定任何变化渗透。如果影响是为不粗到的，在相同的体积分数下，由磨具平坦部分决定的渗透率张量适也用 于其他弯道。弗里德曼 21等人呢已经对进入弯道的绕流进行了初步的研究。并且已经制定了非常详细的试验计划。然而，事实表明，没有足够的证据显示磨具的角落半径有任何影响。实验部分的研究已完成了两个部分。详细的流动可视化试验已经完成，用来确定各种弯道半径对填充过程的影响。这里使用了 5 个磨具，以使磨具馆长可视化。在各种纤维体积分数内，调查了三种不同风格的瓶坯。记录了注射液的压力和流动前沿的进展。第二部分的试验计划是在用相同的磨具内生产实际复合零件。为了保护 已经使用的丙烯酸酯，对磨具提出了一些小的修改。可以用流通中的可视化研究的相同瓶坯来制造部件，这些部件有两个作用，核实模腔的几何形状，并提供一些接近弯道出变形的简介。 试验的研究结果已经在这里反应出来了。 图 6 由于实际的型腔几何形状，采用了 2 种类型的瓶坯变形。作为两个磨具，由于瓶坯压缩的影响已确定，并加上那些可能由于弯道半径的影响，模腔有着显著不同的厚度。后续文件将有一份详细的，有助于查明两个变形样式的影响的数值模拟研究。这需要认识到磨具曲率半径对 充工艺的重要性。 详细的提供我们第二个文件提到的数值模拟的广泛的数据的流动可视化试验已经形成。试验测注射压力以及各种体积分时会以三种形式体现出来。从选择的试验里面提供了视频快照。被设计用来流量可视化的磨具，已经被修改成允许使用相同的瓶坯以及依稀基脂树脂制造实际复合材料部件。这些部件经过分析，提供了磨具使用以及其体积分数的详细信息，揭示了面料如何紧凑周围曲率。 国军方办公室提供了一组 5 个流动可视化磨具睐用于这项研究。这些磨具最初的设计意图是用来研究弯道对填充过程的影响，每个磨具里的弯道半径是不一样的。通过在这些磨具 里面制造复杂的部件，获得了详细的型腔尺寸。结果发现，五分之三的磨具没有恒定的型腔厚度，并且部分磨的斜平面有着显著的水平差异。半径和厚度的数据本书都有记载，从同一个磨具的一节到另一节，或者从一个磨具到另一个磨具。因此，这就需要考虑瓶坯压实，以及由于磨具曲率的影星。 其中的一个磨具（磨具 A）在图一。那个磨坯是由铝加工而来，包含一个 O 形环槽提供密封。每个磨具都有三个注射点或者通风口，一个在中间，一个在顶上或者下面。这些要点说明在图 2。由丙烯酸加工而来，提供一个盖子，允许监控在磨具内的流动前沿进展。 由于丙烯酸响度 较低的刚度，必须尽量减少挠度。如果不考虑这种情况，假设的模腔厚度可能会显著不同于实际的模腔厚度。正如瓶坯渗透对体积分数是非常敏感的，体积分数的变化可以导致模腔厚度，磨具压力以及流动前沿进展的很大的改变。为了比较数值模拟的实验数据，需要模腔厚度和其他试验参数的数据的支持。为了尽量减少这项研究中的磨具变形，采用了四套钢材来加强丙烯酸磨具。但是，这些却能降低在流动可视化试验中的可见度。他能同时被用在流动可视化试验和复合零件的制造中。可以参考图 2，在试验过程中的俯视图。 通过复合材料部件的制造，我们能够准确地描述磨 具型腔。图 3 概要的表示了磨具的横截面积，重要的半径以及模腔厚度。磨具 A 至 D 有着相同的结构，而 E 有着非 7 常大的半径，就非常不一样了。磨具 3 也在图 3 中被提到。磨具半径和厚度在表 1详述。从 A 到 C 记录了 减少。 一个广泛的实验性研究在这里被提出来了，目的是为了估计各种各样的磨具半径对 充的影响。美国军方研究办公室制造了一组 5 个 象化磨具，包含了磨具半径从 这项研究的实验性部分在两个阶段内实施。详细的流动可视化试验用来检查壁角半径对注射压力和流动阻碍的影响。同样的磨具已经被修 改，一边制造真正的复合部件。这些部件被证明是非常有用的，可以核实磨具型腔的实际几何形状，并允许检查磨具里瓶坯的微观结构。 使用在李东可视化试验中使用的相同的瓶坯睐制造零部件。通过仔细测量，发现磨具型腔的厚度并不是如以前想的是常数。磨具 A 至 C 显示， 28%的厚度减少他们倾向于水平部分。厚度如此巨大的改变，会显著影响到瓶坯渗透率。为了评估磨具弯道对填充的影响，由这些弯道产生的任何影响需要和那些造成磨具型腔的厚度变化的影响必须分离。 三种不同风格的瓶坯用于研究，四种不同体积分数的随机值，其中一个编制碳织物，三个的缝 合玻璃布。流动可视化试验在每一个麽局里面都完成了每个织物和体积分数的组合。经检验试验注射压力的历史，人们发现磨具 A 和 B 的填充压力显著高于其他的磨具。这种效果更加明显的增加了瓶坯量分数，使用 6 种层编制碳纤维，填充磨具 B 的压力是填充磨具 E 的压力的 25 倍。 流动前沿技术不受不同弯道半径的显著的影响，一些小的影响在高体积分数的铸磨试验中被指出来，但是填充的进展没有显著的改变。从制造部件的样片削减中提供了一些磨具型腔各个角落地区的瓶坯变形的状况。显微镜用来调查在弯道地区纤维束屈曲或者纤维断裂的可能性。这种模式可能会导 致任何由转角半径的影响。虽然 的半径都非常小，但是没有证据发现这种变形。由于磨具设计错误，磨具 A 的左上角的厚度进一步降低。 第二部分的研究提出了仿真研究，用来区分弯道半径产生的影响，和不同厚度产生的影响。一旦确定了弯道半径产生的影响，就很容易确定是否需要考虑填充过程中弯道的影响，或者可以直接忽略不计。