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航空学报 1997年第6期18卷 666-669页

作者：燕瑛北京航空航天大学飞机设计研究所

根据作者提出的二维波纹细观力学模型，在考虑了实际织物结构中存在的经向和纬向纤维的波纹；相邻纤维束之间的间隙；纤维束的横截面尺寸和织物的叠层构造状态对编织复合材料弹性性能的影响下，给出了织物细观结构参数与编织复合材料弹... 详细信息

根据作者提出的二维波纹细观力学模型，在考虑了实际织物结构中存在的经向和纬向纤维的波纹；相邻纤维束之间的间隙；纤维束的横截面尺寸和织物的叠层构造状态对编织复合材料弹性性能的影响下，给出了织物细观结构参数与编织复合材料弹性性能之间的变化关系。通过参数分析探讨了不同结构参数对编织复合材料弹性性能的影响。

关键词：织物细观结构编织复合材料弹性性能航空

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基于CT图像的织物渗透率预测及扩张段工艺仿真

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作者：曹鹏军武汉理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着商业航天事业的蓬勃发展和树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding,RTM)工艺制备的复合材料在航天器件上的大量应用,采用仿真手段对RTM工艺进行先行设计成为人们研究的重点,而渗透率作为影响该工艺过程的重要参数也引来研... 详细信息

近年来,随着商业航天事业的蓬勃发展和树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding,RTM)工艺制备的复合材料在航天器件上的大量应用,采用仿真手段对RTM工艺进行先行设计成为人们研究的重点,而渗透率作为影响该工艺过程的重要参数也引来研究者们的关注。本文主要基于Micro CT技术对五枚缎纹织物细观结构进行分析和渗透率预测,再结合工艺仿真技术对扩张段RTM成型工艺进行分析。首先,建立了一种方法以确定进行织物Micro CT扫描的最合适分辨率。利用编写的Python程序将五枚缎纹织物理想单胞几何模型转换为与CT扫描结果等效的二维图像序列,研究不同分辨率二维切片对织物单胞结构、渗透率表征结果的影响,从而确定了本文所用缎纹织物最合适的Micro CT扫描分辨率参数为15μm,并使用此分辨率对碳纤维五枚缎纹织物进行了Micro CT扫描实验。其次,基于CT图像进行织物细观结构分析和渗透率预测。对获取的织物Micro CT二维切片进行切片方向矫正与重构、图像降噪、阈值分割以及Fiji软件半自动手动分割提取等操作,利用处理后的CT图像和孔隙网络模型对织物进行了细观结构分析;基于织物CT图像进行了织物厚度方向渗透率预测,并与实验测试值进行了对比。结果表明:织物孔隙结构具有周期性和离散性并存的特点,即织物束间孔隙率沿织物三个主方向均呈周期性变化,且不同位置单胞具有相似的孔隙半径分布、喉道半径分布和喉道长度分布,同时又具有各不相同的孔隙数量、孔隙总体积、孔隙连通性以及孔隙迂曲程度。经向纤维束路径的面外波动参数、截面扭转角呈周期性波动变化,纤维束截面形状参数变化主要与受压程度、嵌套程度有关;基于CT图像所得的束内单丝体积分数均值为69.8%、纤维体积分数均值为58.2%,通过宏观实验获取的纤维体积分数为57.8%。由于织物自身结构的离散性,即使在同一压缩厚度下,同一织物不同位置单胞的厚度方向渗透率也各不相同,孔隙连通性好、孔隙率大且孔隙迂曲程度较小的织物单胞部分的渗透性较好;实验所测厚度方向渗透率均值为1.25×10 m,基于CT图像预测的厚度方向渗透率均值为1.18×10 m,两者较为吻合,误差仅5.6%。最后,进行了复合材料扩张段RTM工艺仿真分析。针对复合材料扩张段的LCM成型工艺,设计了一段式注胶、两端同时注胶、小端-分段式多点注射、大端-分段式多点注射以及大端-分段式线注射等方案,并采用PAM-RTM进行了工艺仿真,对比、分析了各方案的充模时间和孔隙分布。结果表明:一段式注胶方案充模效率最低;两端同时注射易造成树脂对流交汇,使孔隙难以排出。采用分段注射时,从扩张段大端进行注射的效果更佳;大端-分段多点注射的孔隙含量较少,但总注胶时间长;分段线注射充模效率高,但成型制品时微观孔隙含量高。

关键词：渗透率预测织物细观结构 Micro CT图像树脂传递模塑成型工艺仿真

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