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汽车前地板复合材料RTM工艺及结构模态研究
| 论文题名： | 汽车前地板复合材料RTM工艺及结构模态研究 |
| 关键词： | 树脂转移模塑成型工艺;渗透率测量;汽车前地板复合材料;结构模态 |
| 摘要： | 本文针对复合材料汽车前地板树脂转移模塑成型（RTM）工艺，系统地研究了前地板RTM成型工艺用双酚F环氧树脂酸酐固化体系性能，并针对环氧树脂脆性大的缺点，对树脂体系进行了增韧改性研究。通过在树脂体系中加入不同含量的(FORTEGRA100)液体增韧剂，探讨了不同增韧剂含量对树脂体系流变性能、固化性能、力学性能、热性能等的影响。 当增韧剂加入量小于10份时（环氧树脂质量份数为100份），随着增韧剂含量的增加，树脂体系的韧性大幅度提高，模量和玻璃化转变温度损失较小。当加入量达到15份时，体系的玻璃化转变温度、模量下降明显。通过对比，以增韧剂加入量为5份的树脂体系作为最终的RTM用树脂体系，以台丽12K碳纤维平纹布为增强织物，通过RTM工艺制备了复合材料层合板。该配方的树脂体系粘度低，适用期长且固化物性能优异。固化制度采用110℃/2h+130℃/4h，拉伸强度、弯曲强度和玻璃化转变温度分别为80MPa、127MPa和112℃（DSC法），同时研究了碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板的力学性能、热性能及微缺陷，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、层间剪切强度及Tg分别为843.0MPa、615.1MPa、49.1MPa和112℃(DSC法)。 复合材料增强织物渗透性能的表征是利用RTM充模原理，用粘度可调的果葡萄糖浆水溶液模拟不同粘度的树脂体系。本文自行设计了渗透率测量用透明模具，通过该模具可清楚地观察到树脂在纤维织物中的流动前锋。以Darcy定律作为理论基础，利用单向法和径向法，结合摄像技术和图像处理技术，利用自行搭建的装置研究流体粘度和不同纤维体积含量对渗透率的影响，并且对单向法和径向法测得的渗透率值进行比较。实验结果表明，随着织物纤维体积含量的增加，织物渗透率迅速减少;流体粘度增大，渗透率测量值减小，但在200mpa.s～1000mpa.s范围内，流体粘度对渗透率测量值的影响较小;径向法测定的渗透率比单向法测得值要小。 本文还对某汽车前地板结构模态进行了分析。传统的金属结构比较复杂，必须对复合材料一体化成型无法实现的部分进行简化和重新设计。对重新设计前后的汽车前地板结构采用有限元模态分析，发现简化后模型刚度较简化前明显下降，因此下降部分需通过增加前地板厚度弥补。分析发现当简化后模型的厚度增加到简化前的1倍时，两者刚度相似，重量可减轻57.6％。 |
| 作者： | 郭嘉琳 |
| 专业： | 纳米纤维及杂化材料 |
| 导师： | 袁象恺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东华大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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