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树脂传递模塑成型充模过程建模与优化控制研究

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树脂传递模塑成型充模过程建模与优化控制研究

作者：李达东北大学

学位级别：硕士

材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基础,树脂传递模塑成型(RTM)以环保、成型效率高等优点成为有潜力的复合材料成型技术。研究实现复合材料树脂传递模塑成型充模过程的高质高效生产的建模与优化问题,具有重要的理论与现实意义。... 详细信息

材料是人类一切生产和生活水平提高的物质基础,树脂传递模塑成型(RTM)以环保、成型效率高等优点成为有潜力的复合材料成型技术。研究实现复合材料树脂传递模塑成型充模过程的高质高效生产的建模与优化问题,具有重要的理论与现实意义。本文首先介绍了复合材料树脂传递模塑成型充模过程的工艺流程,分析了充模过程的主要影响因素。通过对充模过程的深入研究,依据达西定律、气泡产生机理、气泡压缩和转移、气泡汇聚等基本原理,建立了质量指标平均孔隙率、最大孔隙率等关键变量与操作变量(七个充模压力、三个充模时间)的相关机理模型。通过对所建机理模型的仿真实验,验证了该模型的有效性。然后,利用所建立的充模过程机理模型模拟实际过程产生数据,应用偏最小二乘(PLS)方法建立了基于数据的充模过程预测模型。在预测模型的基础上,以在较短时间生产高质量的产品为优化目标,以操作变量为决策变量,建立充模过程优化模型,并利用粒子群优化(PSO)算法进行优化计算,得到操作变量的优化设定值。针对过程模型误差问题,本文采用迭代学习优化控制方法不断改进生产质量、提高生产效率,仿真结果验证了方法的有效性。

关键词：树脂传递模塑成型充模过程机理模型过程优化

竹纤维-环氧树脂复合材料的树脂传递模塑成型制备工艺及界面改性

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东北林业大学学报 2020年第12期48卷 106-111,123页

作者：薛昊徐灿白天程万里韩广萍程海涛王戈东北林业大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 东北林业大学哈尔滨150040 国际竹藤网络中心

以环氧树脂(EP)作为基体,竹纤维(BF)为增强材料,通过偶联剂、润湿剂对环氧树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备BF-EP复合材料,分析偶联剂和润湿剂对BF-EP复合材料力学性能及动态热力学性能的影响。结果表明:... 详细信息

以环氧树脂(EP)作为基体,竹纤维(BF)为增强材料,通过偶联剂、润湿剂对环氧树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备BF-EP复合材料,分析偶联剂和润湿剂对BF-EP复合材料力学性能及动态热力学性能的影响。结果表明:偶联剂添加量为3%时BF-EP复合材料力学性能达到最优,拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度分别为74.76 MPa、91.76 MPa、214.92 J/m,较未改性材料分别提高41%、33%、63%。偶联剂可使材料储能模量提高、损耗模量降低;润湿剂可明显降低材料损耗模量。利用扫描电镜、接触角测量仪、傅立叶变换红外光谱评价了偶联剂和润湿剂对BF-EP复合材料微观结构和界面性能的影响。结果表明:偶联剂和润湿剂均可降低树脂表面张力从而改善树脂浸润性;偶联剂可通过与树脂上羟基的缩合反应、与竹纤维的接枝反应使纤维与树脂微观界面间形成网状交联结构,进一步提升BF-EP复合材料的力学性能。

关键词：环氧树脂竹纤维树脂传递模塑成型复合材料界面改性

二维编织-树脂传递模塑成型双马来酰亚胺复合材料管的弯曲及轴向压缩性能研究

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化工新型材料 2021年第3期49卷 256-260页

作者：罗维程勇包啸郑龙吴晓青航空工业成都飞机工业(集团)有限公司成都610092 天津工业大学纺织学院天津300387

通过二维编织-树脂传递模塑(RTM)成型方法制备得到了复合材料管,并设计制造特殊夹具,参考GB/T 5350—2005及SY/T 7318.3—2017标准对复合材料管的弯曲及轴向压缩性能进行了研究,并参照实验结果与典型6061铝合金的力学性能进行了对比。... 详细信息

通过二维编织-树脂传递模塑(RTM)成型方法制备得到了复合材料管,并设计制造特殊夹具,参考GB/T 5350—2005及SY/T 7318.3—2017标准对复合材料管的弯曲及轴向压缩性能进行了研究,并参照实验结果与典型6061铝合金的力学性能进行了对比。结果表明:复合材料管的轴向压缩破坏形式均表现为脆性剪切破坏模式,平均压缩强度为187.6MPa。复合材料管的弯曲破坏形式为脆性破坏,其平均弯曲强度为262.2MPa,弯曲模量为14.0GPa,与6061铝合金管性能相当,而密度仅为其58%,表现出较好的减重潜力。

关键词：二维编织树脂传递模塑成型复合材料管弯曲性能轴向压缩性能

真空辅助树脂传递模塑成型中树脂性能分析及对工艺的影响

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真空辅助树脂传递模塑成型中树脂性能分析及对工艺的影响

作者：王晓飞华南理工大学

学位级别：硕士

复合材料由于质轻，强度高等优点，相比传统金属材料具有不可比拟的优势，在风机叶片、汽车零部件及航空等领域发挥着重要的作用。近年来出现了很多制备复合材料的工艺，其中真空辅助树脂传递成型工艺是一种近年来出现的先进复合材料低... 详细信息

复合材料由于质轻，强度高等优点，相比传统金属材料具有不可比拟的优势，在风机叶片、汽车零部件及航空等领域发挥着重要的作用。近年来出现了很多制备复合材料的工艺，其中真空辅助树脂传递成型工艺是一种近年来出现的先进复合材料低成本制造技术。对其工艺的研究是本课题的重要内容。本文采用动态升温及恒温化学流变的方法对R2711-A/2711-BF环氧树脂体系进行了流变分析,发现试验所用体系适用于中低温固化。采用WLF方程建立了黏度同固化度及温度之间的关系式。该体系到达凝胶点后的固化度为0.52后，此后固化进入扩散控制阶段，VARTM工艺中必须考虑后固化对复合材料制品的影响。恒温流变试验下发现储能模量-损耗模量-时间关系图中损耗模量存在二次平台，可能与体系的固化原理有关。随着温度的升高，损耗模量峰值对应的玻璃化转变点变得越来越不明显直至消失。依据阿伦尼乌斯对数法计算出固化反应的表观活化能为54.501KJ/mol。分别采用两种不同的模型对R2711-A/2711-BF环氧树脂体系进行了固化动力学分析，n级固化动力学模型以及自催化模型，得到固化体系的表观活化能为52.991KJ/mol，与化学流变分析得到的结果相一致;并确定了体系的工艺温度范围55-75oC2hr+130oC1hr,VARTM工艺的固化阶段进行传热分析,建立了一维传热模型,发现采用自催化模型所得的理论温度分布与实际测得的温度分布相一致。研究了在体系工艺范围内所得的复合材料样品的机械性能，经玻璃纤维增强后，环氧树脂体系的玻璃化转变温度提高了15oC，此外，证实了在70oC2hr+130oC1hr固化工艺下样品的弯曲性能最好，为VARTM工艺的最佳固化工艺温度。

关键词：树脂传递模塑成型化学流变固化动力学分析传热分析机械性能

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玻璃钢树脂传递模塑成型工艺初探

复合材料科学与工程 1988年第5期 35-38页

作者：李林国家建材局玻璃钢研究设计院

本文主要从增强材料、树脂等方面,初步探讨了国产原材料对玻璃钢树脂传递模塑成型工艺的影响。对增强材料不耐冲刷这一问题进行了分析,提出了解决办法,并对制品性能及产品实例作了简介。

关键词：玻璃钢制品耐冲刷性 RTM 增强材料树脂传递模塑成型

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拜耳聚氨酯研发树脂传递模塑成型新工艺

浙江化工 2008年第9期39卷 42-42页

美国伊利诺伊SCHAUMBURG消息，几十年以来，树脂传递模塑（RTM）工艺一直都被用来制造复合部件。用于此工艺的树脂包括有聚酯，乙烯酯和环氧树脂。但是，聚氨酯技术的领导者拜耳材料科技公司（BayerMaterialScience）正致力于聚氨酯树脂... 详细信息

美国伊利诺伊SCHAUMBURG消息，几十年以来，树脂传递模塑（RTM）工艺一直都被用来制造复合部件。用于此工艺的树脂包括有聚酯，乙烯酯和环氧树脂。但是，聚氨酯技术的领导者拜耳材料科技公司（BayerMaterialScience）正致力于聚氨酯树脂在RTM工艺的开发工作。

关键词：树脂传递模塑成型 RTM工艺聚氨酯树脂拜耳研发复合部件环氧树脂材料科技

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拜耳聚氨酯研发树脂传递模塑成型新工艺

化工科技市场 2008年第10期31卷 65-65页

几十年以来，树脂传递模塑（RTM）工艺一直都被用来制造复合部件。用于此工艺的树脂包括有聚酯、乙烯酯和环氧树脂。但是，聚氨酯技术的领导者拜耳材料科技公司（Bayer Material Science）正致力于聚氨酯树脂在RTM工艺的开发工作。

关键词：树脂传递模塑成型 RTM工艺聚氨酯树脂拜耳研发复合部件环氧树脂材料科技

纤维增强原位聚合尼龙6树脂复合材料传递模塑成型的研究

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纤维增强原位聚合尼龙6树脂复合材料传递模塑成型的研究

作者：孙华北京化工大学

学位级别：硕士

近几十年来,树脂基复合材料的生产与消耗量持续增长,年产量已达到千万吨。其中,相较于热固性树脂基复合材料,热塑性树脂基复合材料(TPCs)具有更高的韧性、良好的耐疲劳性、可焊性、生产过程的环保性及可回收性等独特的优势,因此,发展与... 详细信息

近几十年来,树脂基复合材料的生产与消耗量持续增长,年产量已达到千万吨。其中,相较于热固性树脂基复合材料,热塑性树脂基复合材料(TPCs)具有更高的韧性、良好的耐疲劳性、可焊性、生产过程的环保性及可回收性等独特的优势,因此,发展与应用热塑性复合材料成为当前树脂基复合材料的研究热点。其中树脂传递模塑(RTM)工艺可以通过调整纤维预制体的铺层设计来满足复合材料制品性能和结构的要求,然而,大多数热塑性树脂熔融状态下熔体的高黏度性使得其难以浸渍厚尺度的纤维增强体,成为RTM工艺成型高性能热塑性树脂复合材料的难点。本课题以尼龙6 (PA-6)的单体己内酰胺(CL)原位阴离子开环聚合反应为基础,采用热塑性树脂传递模塑成型(T-RTM)工艺,将低粘度的CL、催化剂和活化剂的混合熔体通过自制的树脂注射成型机注入到RTM模具内的玻纤增强体中,实现了对高纤维含量的纤维增强体的充分浸渍,从而制备出具有优异力学性能的玻纤增强热塑性树脂基复合材料(GFRTP)。主要研究内容如下:1、在前人研究的己内酰胺阴离子聚合PA-6合成工艺条件的基础上,针对玻纤布中的含水分使得己内酰胺阴离子聚合失活的问题,调整了活性料的组分配比,优选出了适合RTM成型工艺的APA-6配方体系;在前期课题组研究工作的基础上优化改进了适应该反应体系的T-RTM成型实验平台,并设计了真空辅助RTM模具;在恒压注射条件下,成功制备出GF/APA-6复合板材样品;2、建立了非线性瞬态传热和树脂反应动力学耦合模型,利用COMSOL有限元软件对RTM成型过程中的传热和反应过程进行了三维仿真模拟研究,分析了模具温度、注射温度和玻纤体积含量等关键工艺参数对复合板材内的温度场和反应转化率的影响;3、将反应混合物在纤维束内的流动视为多孔介质流,采用有限元体积法建立了 RTM成型过程中反应混合物浸渍纤维的理论模型,在恒压注射条件下,利用PAM-RTM有限元软件研究分析了注射温度、注射压力等参数对充填过程的浸渍时间、树脂流动分布的影响;4、实验研究了 RTM成型过程中注射温度、模具温度、纤维含量和注射方式等关键工艺参数对GF/APA-6复合材料热性能、力学性能和微观结构的影响,为GF/APA-6复合材料RTM工业化提供指导。

关键词：原位聚合热塑性复合材料树脂传递模塑成型尼龙6 数值模拟

BMI树脂RTM成型工艺性及其编织复合材料性能研究

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材料工程 2004年第9期32卷 52-56页

作者：李小刚李宏运胡宏军益小苏北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室北京100095

对一种双马来酰亚胺树脂的树脂传递膜塑成型工艺性能及其二维编织复合材料的力学性能进行研究。结果发现:该BMI树脂在130～150℃之间,不仅具有低粘度,而且保持时间长,具有优异的RTM成型工艺性能。该树脂基编织复合材料不同方向力学性能... 详细信息

对一种双马来酰亚胺树脂的树脂传递膜塑成型工艺性能及其二维编织复合材料的力学性能进行研究。结果发现:该BMI树脂在130～150℃之间,不仅具有低粘度,而且保持时间长,具有优异的RTM成型工艺性能。该树脂基编织复合材料不同方向力学性能不同,在编织角附近存在最大值。通过对其二维编织复合材料板的力学性能测试分析可知,采用传统的复合材料力学性能测试方法来评价二维编织复合材料的性能并不十分合适。

关键词：双马来酰亚胺树脂传递模塑成型二维编织复合材料