RTM制备玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能分析

以环氧树脂为基体,短切玻璃纤维和玻璃纤维布为增强材料,通过RTM工艺制备了玻璃纤维增强环氧树脂(GF/EP)复合材料,并研究了RTM工艺制备玻璃纤维布增强环氧树脂(L-GF/EP)和短切玻璃纤维增强环氧树脂(S-GF/EP)复合材料的拉伸和弯曲性能,分析了开孔对两种复合材料拉伸性能的影响。结果表明:在拉伸过程中,开孔试样因孔边产生的应力集中,导致其拉伸强度与无孔试样相比下降了30%左右;玻纤铺层类型的不同对复合材料的力学性能具有显著影响;L-GF/EP复合材料内部结构完整,在载荷作用下,复合材料的弯曲断裂呈现一定的假塑性断裂模式,达到弯曲极限挠度值后,出现一定程度的回弹现象,其力学性能优于S-GF/EP复合材料。     

玻纤/环氧树脂复合材料VARTM成型工艺仿真及实验

针对真空辅助树脂传递模塑(vacuum assisted resin transfer molding,VARTM)工艺成型玻纤/环氧树脂复合材料存在气泡、聚胶等问题,采用PAM-RTM软件对该复合材料的VARTM成型工艺进行模拟仿真。通过改变流道的设计方案,控制树脂黏度,观测充模过程中树脂的压力分布及充模时间,优化实验工艺,进而对模拟结果进行实验验证。结果表明:最佳注射方案是平行于Y轴一侧线性注入,另一侧线性排出。多线性注射虽然可以提高效率但是同时会出现交汇、聚胶等现象。充模时间随树脂黏度的增加而增加,随着充模过程的进行,黏度过高的树脂会发生部分固化,影响纤维的浸润。因此,树脂黏度控制在0.5 Pa·s左右较为合适。根据模拟优化结果,采用VARTM工艺分别制备2种典型的玻纤/环氧树脂复合材料。发现最佳注射方案,制备的复合材料表面光滑,无明显气泡、聚胶等缺陷,注射方案较好。     

UHMWPE/CF混编三维编织复合材料的弯曲性能

为获得最佳的混编排列方式，基于三维四向编织结构，以碳纤维(CF)和超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强体，以环氧树脂(EP)为基体，采用真空导入工艺设计制备了三维编织UHMWPE/CF/EP复合材料，并研究了不同混编排列方式预制件复合材料的弯曲性能。结果发现：韧性UHMWPE纤维的加入改变了非混杂碳纤维三维编织树脂基复合材料的弯曲破坏模式，破坏模式呈现为塑性破坏特征；基于CF和UHMWPE纤维数量之比为1∶1的情况下，采用逐块排列混编方式的复合材料的弯曲性能最佳，较之逐束排列混编方式的复合材料提高24.28%。