论文题目: 气囊辅助RTM工艺成型复合材料构件研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料科学与工程
作者: 张明龙
导师: 肖加余
关键词: 复合材料裙段,树脂传递模塑,气囊,硅橡胶
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 固体火箭发动机壳体连接复合材料裙段构件常采用缠绕成型,由于难以实现整体成型,构件性能受连接处强度的制约。本文首次提出采用硅橡胶气囊辅助RTM工艺整体成型裙段,该工艺易于通过控制气囊充压压实预成型体来提高构件的纤维体积含量,使其满足使用要求。本文分别研究了模具的设计与制备、气囊辅助RTM工艺条件的确定、预成型体厚度变化模型的建立、裙段性能的测试等内容,主要结论如下:根据裙段结构特点及气囊辅助RTM工艺对模具系统的要求,设计和制备了满足实际使用要求的模具系统。模具系统中最关键的部分是硅橡胶气囊。通过试验比较,硅橡胶选用COCA31-11。根据成型构件的要求,计算出气囊厚度为5mm。研究和确定了气囊辅助RTM工艺条件,如注射压力、注射温度、充压大小和保压时间等。当气囊充压压力为0.6MPa时,构件纤维体积含量超过60%。为保证构件性能,充压压力需保持至树脂固化完全。根据确定的工艺条件,用气囊辅助RTM工艺成功制备了裙段构件,纤维浸润性良好,外形尺寸满足要求。测试了裙段性能,并与其它工艺成型的裙段进行了比较。气囊辅助RTM工艺所制备的试件纤维体积含量达61.2%,弯曲强度达280.3MPa,弯曲模量达12.79GPa,分别比VARTM工艺制备的试件提高了27%、23%、34%。气囊辅助RTM工艺制备的试件纤维排布密实,孔隙率小。与软模辅助RTM工艺比较发现,气囊辅助RTM工艺具有成型压力容易控制、挤胶效果良好等优点。但在成型内部结构复杂的构件时,该工艺可能造成主筋条偏离预定位置。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
1.1 RTM工艺概述
1.1.1 RTM工艺原理及流程
1.1.2 RTM工艺优点
1.2 几种典型的RTM衍生工艺
1.2.1 VARTM工艺
1.2.2 CIRTM工艺
1.2.3 SCRIMP工艺
1.2.4 TERTM工艺
1.2.5 气囊辅助RTM工艺
1.3 本文研究内容
1.3.1 问题的提出
1.3.2 气囊辅助RTM工艺需要解决的科学和技术问题
1.3.3 本文研究内容
第二章 气囊辅助RTM工艺成型复合材料构件实验部分
2.1 主要原材料
2.2 测试方法及仪器
2.2.1 硅橡胶力学性能的测试
2.2.2 树脂粘度的测试
2.2.3 试件弯曲力学性能测试
2.2.4 纤维体积含量的测试
2.2.5 试件微观形态分析
2.3 RTM一维单向流动模拟实验
2.3.1 RTM一维单向流动基本理论
2.3.2 RTM一维单向流动原材料及实验装置
2.3.3 RTM一维单向流动实验模具设计与制备
第三章 气囊辅助RTM成型复合材料构件模具设计与制备
3.1 裙段结构形状及成型模具设计
3.1.1 裙段结构形状
3.1.2 成型模具设计思路
3.2 阴模设计与制备
3.3 阳模设计与制备
3.3.1 刚性芯模的设计与制备
3.3.2 气囊的设计与制备
3.4 压板环设计与制备
3.5 本章小结
第四章 气囊辅助RTM工艺成型裙段工艺条件研究
4.1 树脂体系的选择
4.2 注射工艺研究
4.2.1 注胶温度及模具温度的确定
4.2.2 RTM一维单向流动实验分析
4.3 充压工艺研究
4.3.1 充压后挤胶出口的确定
4.3.2 充压时间及保压时间的确定
4.3.3 充压大小的确定
4.4 本章小结
第五章 气囊辅助RTM工艺成型裙段构件性能测试及比较
5.1 气囊辅助RTM工艺成型裙段构件制备及性能测试
5.1.1 裙段的铺层方式
5.1.2 气囊辅助RTM工艺成型裙段
5.1.3 裙段性能测试
5.2 气囊辅助RTM工艺成型裙段与其它工艺成型的裙段的比较
5.3 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献
附录
发布时间: 2006-09-14
参考文献
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