真空预压法中真空传递和加固深度的探讨

基于真空测试原理论述了已有关于真空度传递研究结论存在很大差异的主要原因,并给出了从理论上研究真空传递规律的途径,从理论上说明了真空预压加固深度不仅和真空度传递衰减有关还和软土地基的地下水位高度有关。

孔槽泡沫夹芯复合材料真空辅助树脂传递工艺仿真与优化

本工作提出了孔槽泡沫夹芯复合材料的设计方案并针对真空辅助树脂传递(VARI)工艺进行了实验和仿真研究。首先,通过实验测得玻璃纤维织物和树脂的相关参数,利用Hagen-Poiseuill方程和达西定律算出孔洞和沟槽的等效渗透率;接着,利用PAM-RTM模拟孔槽泡沫夹芯复合材料的VARI工艺过程,并与实验结果进行对比;然后,使用PAM-RTM研究了芯材加工参数、树脂灌注方式和导流网铺敷区域对成型过程的影响,并选出了最优方案;最后,在此方案的基础上研究了树脂黏度与灌注时间的关系,并拟合得到了预测函数。结果表明:实验结果与仿真结果基本一致;最优灌注方案可显著缩短树脂填充时间并降低整体孔隙率;预测函数可准确预测灌注时间,对实际生产具有一定的指导意义。

大型薄壳制件真空辅助树脂传递模塑工艺充模方案仿真分析及优化

针对大型树脂基复合材料制件不适于用实验试错法进行充模方案设计的问题,在分析树脂流动规律的基础上将大型薄壳件的求解区域分解,仿真分析了不同充模方案下树脂在纤维中的流动行为和模腔内压力变化,提出在制件填充面积等分处设置流道的方法,选择和优化大型薄壳制件的充模方案。结果表明:①对于不便进行实验试错法进行真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺充模方案设计的大型薄壳制件,可以采用数值模拟的方式,以达西定律、能量守恒定律等为计算依据,求解压力场和速度场,对比不同仿真方案的充模时间等数据合理安排注胶方式方法,指导VARTM工艺制备大型复合材料制件合理安排注胶方式,提高生产率、减少因树脂浸润不均匀产生的缺陷。②对于大型薄壳类制件,忽略厚度方向尺寸,影响充模时间的主要因素为流道长度和树脂流动距离。选取尽可能长的注胶流道,合理设置流道位置以减少树脂流动的距离;长流道可以增加树脂瞬时注入量、提高较长时间的压力差;而树脂流程越长,树脂前锋处压力损失越大,流速越慢。③试验提出了制件填充面积等分处设置流道的方法。将大型薄壳工艺制件充模面积等分,注胶流道布置在垂直于制件长度方向的面积等分线上,可缩短充模时间并减少制件两端的树脂富集现象。对于较狭长部分可再次进行面积等分设置流道,以免造成树脂流程过长压力流失过多;而对于较宽阔部分不宜设置过多流道以免树脂前锋稳定前互相接触造成制件充模不均匀。

轮腿式壁面清洗机器人真空耦合传递系统研究

针对轮腿式壁面清洗机器人作业时对吸附力的要求以及吸附系统部分组件相对机器人本体旋转的问题,采用模块化设计方法,研究了真空耦合传递系统,分析了其构成与负压同步分配器截面形状。为满足相对机器人静止的真空发生器和转动吸盘的连接要求,根据分配头不同截面形状提出负压同步分配器3种方案,并分析了分别采用不同方案的机器人特性。研究结果为机器人在平直壁面、球形或柱形等曲面上的可靠吸附与运动提供基础和保证。

真空辅助树脂传递模塑成型工艺研究进展

对近年来真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺的树脂体系、成型工艺改进、树脂流动模拟以及国内外应用现状进行了综述。VARTM工艺具有成本低、污染小、效率高等优点,在大型复杂结构的整体成型中得到广泛应用。随着VARTM工艺的不断优化,配套技术的升级发展,将提升大尺寸制件的力学性能,VARTM工艺低成本的优势将尤其显著,发展VARTM工艺对于扩大复合材料的应用范围具有重要的意义。

真空辅助树脂传递模塑成型工艺研究

为研究分析风力发电机叶片真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺的影响因素,文章通过采用不同导流网密度、玻纤布型号、玻纤布尺寸、玻纤布铺层厚度研究了其对VARTM工艺环氧树脂体系导流时间的影响,同时测量对应样品的含胶量,对比分析了VARTM制品含胶量的影响因素。

真空辅助RTM工艺中孔隙的形成机理及实时控制研究

根据国内外的研究成果对真空辅助树脂传递成型(RTM)工艺过程中气泡的形成机理进行了分析总结,同时介绍了几种真空辅助RTM实时过程控制方法。研究结果表明,实时过程控制能够减少孔隙形成的几率,改善流动前沿均匀性,缩短注胶时间,是提高复合材料产品质量的重要方法。

新型树脂传递模塑技术

概述了传统树脂传递模塑(RTM)及在其基础上发展起来的新型RTM工艺,包括真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、Seemann复合材料树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP)和树脂膜渗透成型工艺(RFI)的成型原理、优点,并指出目前存在的缺点及解决方法。

处理超软土真空预压的新方法及室内试验研究

为提高超软土的真空预压处理效果,提出一种真空载荷施加方式——异步真空吸水法。通过对竖向排水体的间隔连接及真空度的差异选择,实现相同时间下相邻排水体内差异真空,并根据其出水量进行真空度的调节,以缓解黏土颗粒聚集淤堵影响排水效果。通过T形管模拟异步真空吸水的地基土排水过程,发现异步真空吸水法的排水量较传统真空预压法提高29.3%,处理后土体含水率较传统方法降低4.5%,十字板剪切强度提高30%,处理效果优于传统真空预压法。

复合材料电池箱真空辅助树脂灌注快速成形工艺

分析了几种复合材料零部件常规的制作工艺,针对电池箱的结构特点,提出了材料和结构一体化的真空辅助树脂灌注(VARI)快速成形工艺,并且采用液体成形模拟分析软件PAM-RTM确定了工艺方案和工艺参数。VARI工艺与传统双面模具的树脂传递模塑(RTM)工艺相比,节省了大量的工装设备和工序,降低了成本。为了验证所采用的工艺方法的可行性,实际制作了样件,结果表明所采用的工艺方法实现了快速、低能量消耗且绿色环保的目的。

真空负压源深度对吹填土地基固结沉降的影响

为研究真空负压源深度对吹填土预压处理效果的影响,开展真空负压源分别位于深部的下位抽真空和位于表层的上位抽真空预压加固室内试验。根据固结过程中土体分层沉降量、排水量、不同深度处真空度监测结果,对不同真空负压源深度的固结土层真空度传递效率、固结沉降特点等进行分析。结果表明:当负压源位于加固土体深部时,可有效提高真空度传递效率,缩短下层土体排水路径并改变中层土体渗流方向,同时上层固结土体可保持较高真空负压;深部土体可得到有效加固且土层固结沉降将更为均匀,真空预压加固方法的有效加固深度得到较大幅度的增加并可一定程度上控制加固土体的工后沉降。

水气分离技术中排水管路真空压力分布规律

目前对真空预压负压分布规律研究主要集中在竖向排水板内的真空压力衰减,真空压力在水平排水通道内的传递规律往往被忽视。通过对采用水气分离工艺的真空预压区内盲管和滤管中的真空压力传递规律的监测,研究了真空压力在水平排水通道内的损失情况,并结合规范要求,针对采用水气分离式真空预压中水气分离罐及水平排水通道布设方式提出了建议。采用水气分离式真空预压施工过程中,真空压力随着盲管长度的增大而降低,抽真空前期真空压力损耗较大,呈非线性递减;抽真空后期真空压力损耗略小,且大致呈线性递减;盲管截面积的改变对滤管中真空压力的损失影响不大;在采用水气分离式真空预压处理软土地基时,水气分离罐距加固区边缘的距离不宜大于55 m,以1个100 m×200 m的加固区为例,宜布置4个水气分离罐,才能保证末端压力能够满足规范的要求。

真空—填土联合预压法加固软土路基技术

介绍真空—填土联合预压法加固软土地基的特点和加固机理。根据某公路路基试验段的施工实践和实测数据,对真空-填土联合预压技术在软土地基中真空度的传递规律与地基沉降作了分析探讨,在总结的基础上得到了一些有益结论。

塑料排水板在真空预压加固软基中的作用

从真空预压加固机理和真空度传递过程分析入手 ,结合现场实测资料 ,对高速公路软基加固中采用真空排水预压方法 ,纵向排水体的选择进行了分析比较 ,结果表明采用塑料排水板作为纵向排水体 。

碳纤维叶片壳体真空灌注成型工艺仿真模拟

针对90米长的大型风电叶片灌注不充分问题,建立了风电叶片迎风面壳体立体模型,完成有限元网格划分;将有限元壳体模型导入仿真软件中,利用仿真模拟软件,来模拟计算真空灌注成型(VARTM)工艺过程时叶片壳体中树脂流动充模的现象,设计四种流道灌注方式,得到最终的填充叶片模型的充模情况和时间云图。结果显示:在叶片处设置鱼骨形流道,在叶根处设置两条平行流道,树脂充模时间最少,填充效果最好。

电泳烘烤对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备了不同铺层方式的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP):环氧树脂/碳纤维(EP/CF)和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡(EP/CF/GF)复合材料,重点研究了不同铺层纤维体系的CFRP渗透率以及电泳烘烤前后的力学性能变化,探究了其失效机理。结果表明,[±45°]铺层方式有利于体系中树脂的浸润,且加入GF能够明显提高体系的渗透率;电泳烘烤后,CF[0/90°]、CF[±45°]和CF/GF[±45°]的拉伸强度分别下降了15.65%、12.05%和6.77%,模量分别下降了9.08%、16.39%和10.04%,而CF/GF[0/90°]的拉伸强度和模量则分别提高了7.74%和6.95%;在弯曲性能方面,电泳烘烤后CF[0/90°]、CF/GF[0/90°]、CF[±45°]和CF/GF[±45°]的弯曲强度分别下降了7.62%、8.23%、15.89%和48.39%,模量分别降低了9.23%、3.69%、17.85%和34.38%;而电泳烘烤对4种材料的压缩性能影响较小;电泳后,CF[0/90°]和CF[±45°]的储能模量、损耗模量均有一定幅度提高,CF/GF[0/90°]和CF/GF[±45°]的储能模量、损耗模量均有下降。

基于VARTM的碳纤维单向与三维编织混杂织物树脂灌注工艺

为探究碳纤维单向与三维编织混杂增强环氧树脂基复合材料地铁转向架侧梁的树脂灌注成型工艺,首先基于渗透率理论模型采用非饱和径向流法分别测试得到碳纤维单向与三维编织织物的渗透率。通过数值模拟的方法对典型复合材料方形管结构进行缩比建模与网格划分,并利用PAM-RTM软件对树脂灌注成型过程进行仿真分析,预测了制备复合材料方管所需的灌注时间、灌注压力以及树脂流动过程缺陷的产生。最后根据模拟的灌注方案通过真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺制备了碳纤维单向和三维编织混杂织物增强环氧树脂复合材料方管结构件。结果表明,通过PAM-RTM模拟VARTM工艺制备复合材料方管时树脂的流动,预测得到灌注时间为3897 s,VARTM工艺实际制备复合材料方管的灌注时间为4052 s,误差约为3.8%,在合理误差范围内。方管内部灌注压力随着与注胶口距离的增加而逐渐减小。模拟与实验的误差可能是由于实际铺层和灌注过程中树脂流动引起织物的剪切变形以及真空度的差异导致渗透性能产生变化。仿真模拟和实际制备复合材料方管均无明显缺陷产生,证明径向法织物渗透率的理论模型计算测试和仿真结果具有可靠性。

航空复合材料结构修补技术应用

航空复合材料在服役期间易受机械、环境等因素的破坏,复合材料结构修补技术对于保障复合材料结构性能,延长复合材料服役寿命至关重要。本文对航空复合材料的基本特性与常见损伤类型、结构修补的基本原理与方法进行概述,对热压罐修补、真空辅助树脂传递模塑、3D打印和超声波辅助修补技术等复合材料结构修补技术进行重点分析,并对结构修补技术性能评价方法、标准等进行探讨。研究发现,先进的修补技术可有效延长复合材料使用寿命,显著提高其可靠性。

急冷镍铝基催化剂微结构的电子显微学研究（英文）

雷尼镍型催化剂以其优越的电、磁、机械及化学等性能而广泛应用于石油化工领域.该类催化剂通常使用急冷法制备,以获得亚稳态均匀的非晶或纳米晶合金结构.例如急冷镍铝合金在一些不饱和有机化合物加氢反应中展现了卓越性能.通过引入杂原子,可调控其活性、抗酸性和磁性等,如铁掺杂可以增加磁性,满足磁分离技术和磁稳定床的需求;耐腐蚀铬的加入能够使催化剂适应酸性反应体系.热稳定性和比表面积调控对提高雷尼镍型催化剂的性能起重要作用,而这些取决于材料的相组成、晶粒尺寸、孔径分布和杂原子引入等微观结构.因此,精细结构解析对急冷镍铝基催化剂活性、选择性和转化率的研究起重要作用.Devred等通过真空传递样品台在透射和高分辨模式中研究了雷尼镍型催化剂的结构,并与其性能关联.除此,关于此类材料精细结构解析的文献很少.主要原因是此类催化剂在空气中易燃烧,不易得到其真实的微结构特征.此外,磁性对利用透射电子显微镜原子级别探索其微观结构也有很大影响.基于X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对雷尼镍型催化剂的研究,利用先进电子显微学探索其精细结构是非常重要的研究方向.本文借助真空传递样品台,使用电子显微术和电子能量损失谱探索铁铬掺杂急冷镍铝合金催化剂的微结构,揭示了催化剂真实结构,并详细对比分析了原始、燃烧及钝化处理催化剂的结构特征.该工作将为研究急冷镍铝基催化剂"合成-结构-性能"关系提供真实的结构特征信息.利用真空传递样品台,我们通过选区电子衍射(SAED)和XRD确定了铁铬掺杂镍铝合金是由Ni2Al3和Ni组成.扫描透射模式中,X射线能谱(EDS)元素面扫显示Fe,Ni,Cr,Al和O元素均匀分布于催化剂中,并确定了其成分比例.样品中氧的存在是由于存放样品时少量镍被氧化,高分辨解析也进一步证实了样品中有少量氧化镍.高分辨分析也给出催化剂中Ni和Ni2Al3的分布,大部分Ni分布在表面,Ni2Al3在样品中起骨架作用.电子能量损失谱揭示Ni和Fe的存在形式为金属态,而Cr为氧化物.进一步对比分析了原始、燃烧和钝化的铁铬掺杂镍铝催化剂的微结构.结果表明,燃烧后的催化剂结构发生巨大变化,含有大量氧化镍,原始结构完全被破坏.但经过钝化处理样品的体相微结构未发生变化,颗粒尺寸、组成元素分布和体相相组成与原始催化剂相同,表面有一层氧化镍生成.钝化使得表面生成氧化镍层,可保护样品不被进一步氧化.对其微结构解析中发现大颗粒中铝含量高,说明碱提取铝过程中不完全,如果调控合成颗粒尺寸分布均一的催化剂,将会增加催化剂中的活性组分,提高其性能.综上所述,对比分析原始、燃烧和钝化样品的精细结构表明,利用真空传递样品台可以揭示铁铬掺杂急冷镍铝催化剂的真实结构;钝化处理样品的体相结构分析可以代表原始催化剂元素分布、体相相组成及颗粒尺寸分布等特征.这些微结构特征解析将有助于进一步研究催化反应机制和理解反应路径等.本文为分析易氧化和具有磁性的催化剂提供了微结构解析方法,如果能够用此方法对比分析反应前后催化剂的微结构,将对设计合成高性能催化剂提供重要依据.

缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填模拟及验证

采用"长条"模型代替泡沫中沿缝线方向树脂流动模型并对其等效渗透率及孔隙率进行计算;然后用PAM-RTM软件对缝合泡沫夹芯结构真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺树脂充填过程进行数值模拟,最后建立了流动可视化实验装置对模拟结果进行实验验证。对比模拟与实验结果表明,模拟与实验完成整个充填过程的时间非常接近,并且树脂在预成型体中流动方式及在预成型体上、下面板流动状态的数值模拟与实验结果也非常地一致。故建立的"长条"模型及其相关参数的计算是合理的,可以用来准确地预测缝合泡沫夹芯结构VARTM工艺树脂充填过程。另外,树脂在上面板流动前沿在沿宽度方向较为统一,而树脂在下面板流动前沿呈现锯齿状,容易产生空隙及干斑等缺陷,影响制品的质量。