縫合參數(shù)對縫合泡沫夾芯結構復合材料vartm工藝樹脂充模的影響

1、第32卷第2期高分子材料科學與工程Vol32，No22016年2月POLYMEＲMATEＲIALSSCIENCEENGINEEＲINGFeb2016縫合參數(shù)對縫合泡沫夾芯結構復合材料VAＲTM工藝樹脂充模的影響王科1，賴家美1，鄢冬冬1，柳和生1，黃志超2(1南昌大學機電工程學院聚合物成型研究室，江西南昌3300312華東交通大學載運工具重點實驗室，江西南昌330013)摘要:對不同縫合參數(shù)的縫合泡沫夾芯結構復合材料真空輔助樹脂傳遞模塑

2、成型(VAＲTM)工藝進行數(shù)值模擬，研究了針距、行距、縫針直徑、芯板厚度及纖維面板厚度等縫合參數(shù)對縫合泡沫夾芯結構復合材料VAＲTM工藝樹脂流動充填的影響。結果表明，改變縫合行距對樹脂的流動充填速度影響不大，縫合行距越大，樹脂在下層纖維面板流動的同步性越差，制品出現(xiàn)空隙及干斑的可能性越大縫合針距越小，樹脂完成充填的時間越長分別增加縫針直徑和泡沫芯板的厚度，樹脂完成充填時間呈線性增長，縫針直徑越大，下層纖維面板樹脂浸潤效果越好纖維面板厚度

3、增加，樹脂完成充填的時間變長，且相對于其他縫合參數(shù)，纖維面板厚度對樹脂流動充填時間影響最大縫合針距、泡沫芯板的厚度及纖維面板的厚度都不影響樹脂在下層纖維面板的浸潤效果。關鍵詞:縫合參數(shù)縫合泡沫夾芯結構真空輔助樹脂傳遞模塑成型復合材料數(shù)值模擬中圖分類號:TQ320669文獻標識碼:A文章編號:10007555(2016)02013707doi:1016865jcnki10007555201602025收稿日期:20150322基金項目:國

4、家自然科學基金資助項目(51263015，51265012)人社廳留學人員擇優(yōu)項目(贛人社字［2012］375號)江西省教育廳資助項目(GJJ13071)通訊聯(lián)系人:賴家美，主要從事聚合物基復合材料及其應用研究，Email:laijm@163com縫合泡沫夾芯結構復合材料是由高強度、高模量的纖維面板和輕質的閉孔泡沫芯材復合而成，縫合使泡沫夾芯結構在垂直于鋪層平面的方向得到增強，可以顯著提高泡沫夾芯結構的界面性能和抗沖擊性能［1，2］，其

5、結構如Fig.1所示?？p合泡沫夾芯結構復合材料具有輕質、高比強度、高比剛度，同時還具有優(yōu)良的抗沖擊、抗振動、隔熱、隔音等特性，目前已廣泛用于航空、航天、船舶、汽車等方面［3～5］。Fig1Stitchedfoamceswichstructuralcomposite在纖維增強復合材料真空輔助樹脂傳遞模塑成型(VAＲTM)工藝中，樹脂在預成型體中的流動浸潤狀況對最終制品的質量及力學性能有著重要的影響［6，7］。根據(jù)達西定律可知，樹脂在預成型

6、體中的流動浸潤速度受到樹脂黏度、樹脂壓力梯度、預成型體的滲透率和孔隙率的影響，且樹脂流動速度與預成型體的滲透率及樹脂的壓力梯度成正比，與預成型體孔隙率及樹脂黏度成反比［8］。Fig3Ｒesinflowinbottomfacesheetwithdifferentspacing22針距變化對樹脂充填過程的影響為研究針距變化對縫合泡沫夾芯結構復合材料VAＲTM工藝中樹脂充填的影響，對4種不同針距的預成型體進行充填模擬，相應參數(shù)及模擬結果見Ta

7、b.2。Fig4Fillingtimewithdifferentpitches從Fig4可以看出，隨著縫合針距變大，樹脂完成充填的時間變短。從Fig.5和Fig.6不同針距時樹脂在上、下層纖維面板流動充填過程曲線可以看出，針距變化對樹脂在預成型體上層面板的流動充填速度影響不大，但對樹脂在下層纖維面板流動充速度填影響較大。從Fig.6可以明顯看出，針距越大，下層纖維面板完成充填的時間越短。針距越小，縫合次數(shù)越多，縫針在預成型體上、下層纖維

8、面板及泡沫芯板中產生的針孔越多，所需的充填樹脂體積也越多，因此充填完成的時間越長。樹脂在上層面板的流動速度還取決于最上層的高滲透導流介質(導流網)，且相對于縫針產生的孔隙來說導流網的影響要大得多，故針距變化對樹脂在預成型體上層纖維面板的流動充填速度影響不大。Fig7為4種不同縫合針距時預成型體下層纖維面板樹脂充填狀況。樹脂前沿在下層纖維面板呈鋸齒狀，通過對比可以看出4幅圖的樹脂流動前沿基本一致，因此，針距改變并不影響樹脂在下層纖維面板的

9、流動浸潤效果。Fig5FillingprocesscurvesofresinintopfacesheetwithdifferentpitchesFig6Fillingprocesscurvesofresininbottomfacesheetwithdifferentpitches23縫針直徑對樹脂充填過程的影響預成型體在縫合過程中，縫針會對纖維造成損傷，并且在纖維面板的針孔處會引起樹脂的富集，此外縫針直徑的大小還會影響樹脂的流動充填過程