不同工艺参数下干纤维预制体面内渗透特性分析及仿真模拟验证

摘要

干纤维预制体渗透特性是影响干纤维增强复合材料成型质量的关键因素，探究成型工艺参数对干纤维预制体渗透特性的影响十分必要。通过模拟碳纤维干纤维自动铺放过程，在不同工艺参数下制备干纤维预制体；采用二维非饱和径向法测试不同工艺参数下干纤维预制体的面内渗透率，系统研究铺层温度和铺层压力对干纤维预制体面内渗透特性的影响；建立干纤维预制体树脂渗透宏观仿真模型，对比试验数据和仿真结果，验证宏观仿真模型的可行性。研究表明：干纤维预制体面内渗透率随着铺层温度的升高先减小后增大，110℃时定型剂完全熔融并渗入碳纤维丝束中，同时网纱发生软化，渗透效果提升，干纤维预制体面内主、辅方向渗透率达到最大值。干纤维预制体面内渗透率随着铺层压力的增大而减小，这与铺层压力增大使得干纤维预制体纤维体积分数提高有关。将仿真得到的树脂流动前沿演化过程与试验观测结果进行对比分析，发现二者在流动形态和推进速度方面具有良好一致性，最大相对偏差小于10%。

关键词

干纤维预制体 / 自动铺放 / 面内渗透率 / 铺层温度 / 铺层压力 / 液体成型 / 树脂流动模拟