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碳纤维增强复合材料HP-RTM成型工艺及孔隙控制研究
| 论文题名： | 碳纤维增强复合材料HP-RTM成型工艺及孔隙控制研究 |
| 关键词： | 碳纤维增强复合材料;高压树脂成型;汽车制件;孔隙控制;力学性能 |
| 摘要： | 碳纤维增强复合材料(CFRP)相对传统金属材料具有轻质、高模量、高强度等优点，因此逐步被应用于重要结构性零件。在汽车车身轻量化成为必然趋势的背景下，汽车车身复合材料零件制备的成型工艺得到了快速发展，其中高压树脂成型工艺(HP-RTM)较其他成型工艺具有相对较高的体积分数、高的成型效率、短的成型周期、优的表面质量以及易于自动化等优点，成为面向汽车车身结构件工艺的研究热点。本文研究了HP-RTM成型工艺中材料参数和工艺参数对制件孔隙率的影响，其中包括纤维渗透率的测定、注射流量及注射压力对制件孔隙率的影响。本文的主要研究成果如下： (1)依据纤维织物渗透率测试方法建立了测试模型，设计了渗透率测试模具，该模具可以对织物进行连续性压缩和拥有较小地边缘效应的优点。利用该模具测试不同型号纤维织物在不同体积分数下的渗透率，利用Carman–Kozeny模型获得了体积分数与渗透率的关系，利用仿真和试验验证了测试参数的可靠性。 (2)结合充模周期与孔隙率控制理论，基于流动仿真软件平台研究了HP-RTM工艺注射口分布及注射方式对汽车B柱孔隙影响规律。设计了在两种注射方式下的三种注射口方案，分别为单点注射、双点注射和三点注射，注射方式为恒压力注射和恒流量注射。对比了不同注射方案的孔隙分布结果，通过工艺优化获得了合适工艺参数。 (3)利用仿真试验相结合的方法，研究了HP-RTM工艺不同工艺参数下的制件孔隙结果。其中孔隙检测采用超声波扫描和金相显微镜结合的方法测定，检测和仿真对比结果表明了本文建立的仿真模型可以有效地预测HP-RTM工艺过程中制件的孔隙分布。 (4)论文在制件孔隙的研究结果中得出了孔隙率对制件力学性能的影响规律，对汽车制件的性能评估有着指导意义。 |
| 作者： | 王跃飞 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨旭静;莫富灏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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