不同导向结构材料对复合材料柔性导向三维织造层厚的影响

针对复合材料柔性导向三维织造成形的发展要求,提出了一种使用预复合树脂碳纤维束作为柔性导向结构材料的三维织造工艺方法。研究了金属棒、碳纤维棒、预复合树脂碳纤维束三种不同导向结构材料对柔性导向三维织造层厚的影响规律。通过分析建立的导向结构变形与摩擦阻力的计算模型,发现在导向结构相同变形量下,柔性树脂碳纤维束摩擦阻力远小于金属棒。与金属棒和碳纤维棒相比,预张紧的柔性树脂碳纤维束导向阵列在压实过程中更加致密、均匀,压实效果更好。对预制体进行CT扫描,发现树脂碳纤维束导向结构预制体内部结构均匀,树脂碳纤维柔性导向结构可以节省替纱环节,更易实现三维织造压实过程中纤维层的均匀致密。

预复合热塑性聚氨酯碳纤维束熔融涂覆工艺研究

针对复合材料柔性导向三维织造成形工艺,进行了预复合树脂碳纤维束柔性导向线熔融涂覆工艺研究。选用具有良好柔韧性的热塑性聚氨酯作为树脂材料,4束T300-3k碳纤维束合股作为增强材料,研究了预复合碳纤维树脂线密度随温度和纤维牵引速度的变化规律。研究表明,低速情况下预复合树脂碳纤维束线密度基本不变,孔隙率在205℃以后小于20%且随温度变化很小;当速度提高到临界牵引速度后,预复合树脂纤维束线密度开始下降,但在一定速度范围内预复合的树脂流量变化很小;临界牵引速度随温度升高而增加,但在210℃以后基本稳定在1.9 m/min。因此优化的预复合聚氨酯碳纤维工艺参数是树脂熔融温度在210~220℃,纤维牵引速度在1.9 m/min。

复合材料构件预制体压实致密工艺研究

为实现柔性导向三维织造复合材料构件预制体织造过程中结构的致密化,采用数字化压实致密系统对三维织造复合材料构件进行压实特性研究,测量并记录压实过程中压实位移、压实载荷及构件回弹量与成形工艺参数之间的作用规律,揭示了纤维体积分数与压缩应力的关系。研究表明数字化柔性导向三维织造复合材料构件致密化压实过程可分为低应力线性预压实、非线性过渡压实和高应力紧密压实三个阶段,并建立复合材料构件预制体结构致密化特性的理论公式。在压实致密过程中对构件进行保压处理,分析压实载荷与保压时间的关系,表明柔性导向三维织造构件的可压缩性随着织造层数的增多而逐渐降低,回弹量与织造层数正相关,平均每层纤维回弹量逐渐降低并趋于稳定。