L形层板真空袋成型缺陷的实验研究

采用真空袋阳模成型法在不同条件下制备了90°的L形玻纤单向布/环氧树脂层板,对层板不同位置处纤维密实和缺陷状况进行了研究,考察了成型过程主要工艺条件对缺陷的影响规律。结果表明,富树脂、孔隙、厚度分布不均和纤维屈曲变形是L形层板中主要的缺陷类型,加压时机、层板尺寸、铺层方式以及边界条件对纤维密实和缺陷的形成都有重要的影响。对以上各种缺陷的产生机制进行了初步分析:剪切流动的存在导致层板厚度分布不均匀而且出现富树脂区;纤维的屈曲变形是由于轴向受压缩力;本文实验条件下孔隙的主要来源是夹杂空气。研究结果对热压工艺中缺陷的预测与控制以及工艺参数的优化具有重要的指导意义。

L形复合材料层板热压工艺密实变形过程的数值模拟

基于Biot固结原理和达西定律,建立了二维树脂流动与纤维密实模型,采用有限元方法实现了L形层板热压成型过程树脂压力分布、层板变形的预测。通过对AS4炭纤维/环氧3501-6等厚层板厚度变化的模拟结果与实验数据的对比分析,证明了数学模型和有限元程序的可靠性。以阳模成型90°铺层S-2玻璃纤维/环氧648L形层板为例,对工艺过程层板厚度变化进行了分析。模拟结果表明:剪切模量对拐角以及拐角与平板过渡区域的变形影响较大;平板长度对拐角区域变形影响较明显,对平板区的变形影响较小。采用热压罐制备了90°铺层S-2玻璃纤维/环氧648阳模成型L形层板,实验数据表明,固化后层板呈现拐角区厚、平板区薄的厚度不均现象,并且平板长度对拐角区厚度变化影响较显著,这与数值预测结果具有较好的一致性。