热塑性复合材料热冲压成型褶皱缺陷的形成机理研究

发布时间：2023-11-12 16:56

　　热冲压成型是连续纤维增强热塑性复合材料成型方式中很有前景的一种,具有工艺流程简单、生产效率高、成本低等优点。但是热冲压成型过程中会伴有褶皱、开裂等缺陷的产生,影响最终产品的力学性能和外观质量。本文以碳纤维织物增强聚苯硫醚(5HS CF/PPS)和单向碳纤维增强聚苯硫醚(UD CF/PPS)复合材料为研究对象,探究变形温度、速度、压力等工艺参数对材料弯曲、滑移、剪切性能的影响及规律,进而建立了基于这些材料性能的产品褶皱缺陷预测模型,得出主要结论如下:(1)弯曲时材料刚度随温度的升高而下降,滑移和剪切也随温度变化呈现出相同的变化规律,说明温度在一定程度的升高时会减弱树脂对材料变形的阻碍作用,促进材料的变形。但是当试验温度达到300℃以后,树脂完全熔化,织物复合材料的弯曲和剪切对温度的敏感性降低,逐渐趋向于纯织物的变形特征。(2)相同温度下,随着试验速度的增加,复合材料滑移时的摩擦系数表现出增大趋势,剪切变形所需力值与速度也呈正相关,而且单向复合材料在超过300℃后剪切力值受速率影响比较明显。对剪切过程中的位移-力曲线进行分析,将织物复合材料剪切分为两个阶段:剪切力随位移增大而缓慢上升,然后...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 热塑性复合材料概述
        1.2.1 热塑性复合材料成型工艺
        1.2.2 热塑性复合材料在航空领域的应用
    1.3 复合材料热冲压成型的缺陷种类
        1.3.1 褶皱
        1.3.2 孔隙
        1.3.3 回弹
        1.3.4 拉裂
    1.4 褶皱缺陷研究进展
        1.4.1 弯曲变形研究进展
        1.4.2 滑移变形研究进展
        1.4.3 剪切变形研究进展
    1.5 课题研究意义及内容
        1.5.1 课题研究背景及意义
        1.5.2 课题研究内容
第二章 复合材料弯曲影响参数研究
    2.1 引言
    2.2 材料基本性能测试
        2.2.1 聚苯硫醚树脂DSC测试
        2.2.2 聚苯硫醚树脂流变性能测试
        2.2.3 预浸料微观形貌观测
    2.3 织物预浸料弯曲试验
        2.3.1 试验设备及标准
        2.3.2 试验方法
        2.3.3 结果与讨论
    2.4 本章小结
第三章 复合材料层间滑移影响参数研究
    3.1 引言
    3.2 试验方法
        3.2.1 试验设备
        3.2.2 设备校验
        3.2.3 试验条件及试样
    3.3 结果及讨论
        3.3.1 温度的影响
        3.3.2 速度的影响
        3.3.3 压力的影响
    3.4 Stribeck模型检验
    3.5 本章小结
第四章 复合材料面内剪切影响参数研究
    4.1 引言
    4.2 剪切测试方法介绍
        4.2.1 相框试验法
        4.2.2 偏轴拉伸试验法
    4.3 剪切试验
        4.3.1 试验设备及试样
        4.3.2 试验条件
    4.4 结果及讨论
        4.4.1 织物层压板
        4.4.2 交叉单向层压板
    4.5 本章小结
第五章 预测模型及验证
    5.1 引言
    5.2 试样制备
        5.2.1 热塑平板的制备
        5.2.2 复合材料L件的制备
    5.3 理论预测模型
        5.3.1 弯曲能量
        5.3.2 滑移能量
        5.3.3 剪切能量
        5.3.4 模型
    5.4 预测模型的验证
        5.4.1 相关参数的确定
        5.4.2 试验验证
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
致谢



本文编号：3863563