复合材料液体成型树脂流动前锋监测技术研究进展

纤维复合材料是一种被广泛应用于航空航天工业的材料。复合材料液体成型(LCM)工艺是一种常见的纤维复合材料制备工艺。而使用LCM工艺生产的纤维复合材料可能会由于超前-迟滞效应产生缺陷,影响纤维复合材料的使用性能。通过监测LCM工艺中树脂流动前锋可以优化树脂注入策略,减少内部缺陷的产生,提升纤维复合材料制成品的质量。本文介绍了光纤传感器监测技术、CCD(电荷耦合器件)摄像机监测技术、热电偶监测技术、压力传感器监测技术和超声传感器监测技术这五种树脂流动前锋监测技术的国内外研究现状,并重点介绍了超声传感器监测技术主要使用的两种监测方法,即超声纵波监测法和超声Lamb波监测法。最后,分析总结了在纤维预成型体中树脂流动前锋超声监测系统研究中目前存在的难点以及未来的发展方向。

复合材料液体成型树脂流动超声监测系统开发

为了减少复合材料液体成型(LCM)工艺生产的复合材料内部产生缺陷,提升制品的质量,需通过监测LCM工艺中树脂流动前锋来优化树脂注入策略。首先,考虑使用传感器监测并获取LCM工艺中树脂浸渍过程的特征参数。接着,选择压电晶片主动传感器作为非嵌入式传感器监测以避免影响模具结构,同时实现对纤维层内部和隐藏区域的扫描和监控。然后,通过对压电晶片超声信号的分析,建立超声信号特征与树脂流动前锋有关特征参数的关系。最后,在此基础上开发了纤维增强复合材料预成型体中树脂流动前锋多通道超声监测系统,实现了树脂流动前锋到达位置的监测。结果表明,当树脂流动前锋恰好到达覆盖了超声传感器感应区域时,声波信号出现变化,软件界面立即得到反应。开发了纤维预成型体中树脂流动前锋多通道超声监测系统,确定了压电晶片主动传感器的工业集成方案,验证了该多通道超声监测系统实现树脂流动前锋到达位置监测的可行性。