航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件樹脂傳遞模塑成形技術(shù)

前言

首先，我們并不是樹脂傳遞模塑（IITM）技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域中處于世界領(lǐng)先地位的權(quán)威，因此，我們選擇的辦法是匯集RTM技術(shù)不同領(lǐng)域的專家在一起編寫這本書，我們相信該書將成為RTM技術(shù)領(lǐng)域的一本重要的參考資料。希望這本由工業(yè)部門和科研單位專家共同編撰的圖書能夠成為RTM技術(shù)領(lǐng)域，特別是在高性能材料的應(yīng)用領(lǐng)域最大和最綜合的一本書。我們希望讀者，不論是剛接觸這個(gè)新領(lǐng)域的學(xué)生，還是在專業(yè)上正欲探尋新觀點(diǎn)的資深專家能發(fā)現(xiàn)這是一本有用的書。以我們的經(jīng)驗(yàn)，僅僅為了獲得一個(gè)好的想法就值得去購(gòu)買這本書。不同類型的：RTM技術(shù)正快速地趨于多樣化，現(xiàn)在，其應(yīng)用范圍涵蓋了從生物醫(yī)學(xué)部件到建筑設(shè)施、體育項(xiàng)目、汽車和航空航天結(jié)構(gòu)以及航海和民用的工程設(shè)施等。盡管RTM技術(shù)在其所有應(yīng)用領(lǐng)域的基本成形原理幾乎是相同的，但在不同領(lǐng)域的RTM技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性方面還存在許多差異。因此，材料的優(yōu)化，制件的設(shè)計(jì)和制造方法也不盡相同。自本書編撰開始，編者知道有許多RTM技術(shù)領(lǐng)域的其他優(yōu)秀的新書已經(jīng)出版，我們所知道的許多書或者是優(yōu)秀的課程介紹，或者是集中關(guān)注有大量應(yīng)用的汽車領(lǐng)域。但是到目前為止，編者的經(jīng)驗(yàn)和興趣主要集中在RTM成形技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)我們相信，目前還欠缺一本關(guān)于RTM技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的綜合性的參考書。因此，相信這本書對(duì)所有對(duì)RTM技術(shù)感興趣的人來說都是一本有價(jià)值的參考書，特別是在高性能材料的應(yīng)用領(lǐng)域。讀者可能發(fā)現(xiàn)，本書中的每一章由不同的作者編寫，部分章節(jié)的主題有一定程度的重疊。編者試圖將這種重疊減少到最小化，但是，為了保證每章作者觀點(diǎn)的邏輯性，一些重疊部分仍不可避免地被保留。但是我們相信，能夠從每位作者在專業(yè)上的不同觀點(diǎn)去認(rèn)識(shí)這個(gè)主題的優(yōu)勢(shì)將超過由于這種內(nèi)容上的重疊所帶來的一些干擾。編者發(fā)現(xiàn)這些可選擇的觀點(diǎn)激發(fā)在RTM技術(shù)方面的思想和討論能讓我們對(duì)RTM技術(shù)理解得更為深入，我們希望讀者也同樣發(fā)現(xiàn)這些認(rèn)識(shí)的不同觀點(diǎn)，提供解決問題或工程應(yīng)用中新的方法。在許多書中，液態(tài)成形作為一個(gè)被普遍使用的詞匯去描述樹脂浸滲方法，如RTM等。在這本書中，RTM被用作液態(tài)成形的縮寫。

內(nèi)容概要

　　《航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件樹脂傳遞模塑成形技術(shù)》詳細(xì)論述了航空航天用復(fù)合材料樹脂模塑成形技術(shù)的原材料、預(yù)成形技術(shù)、工藝設(shè)備、成形工藝、工裝模具、過程和質(zhì)量控制、成本分析以及結(jié)構(gòu)鑒定等方面的重要內(nèi)容，包含了大量的工藝?yán)碚撃Ｐ秃凸こ虘?yīng)用實(shí)例，反映了國(guó)際上該領(lǐng)域的研究進(jìn)展和應(yīng)用水平，對(duì)我國(guó)航空航天低成本復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義和借鑒價(jià)值，是從事相關(guān)復(fù)合材料技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用和生產(chǎn)的工程技術(shù)人員及高等院校師生的重要參考書。

作者簡(jiǎn)介

作者：(澳大利亞)克魯肯巴赫(T.Kruckenberg) (澳大利亞)佩頓(R.Paton) 譯者：李宏運(yùn)

書籍目錄

第1章 樹脂傳遞模塑簡(jiǎn)介1.1 前言1.1.1 RTM技術(shù)是否是一種新工藝1.1.2 應(yīng)用RTM技術(shù)的原因1.1.3 RTM技術(shù)的基本原理和要求1.1.4 RTM技術(shù)開發(fā)工作要點(diǎn)1.1.5 樹脂傳遞模塑（RTM）技術(shù)與樹脂膜滲透（RFI）技術(shù)的比較1.2 RTM工藝和RFI工藝的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.2.1 應(yīng)用與研發(fā)實(shí)例1.2.2 RTM復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用展望第2章 注射設(shè)備2.1 前言2.2 選擇時(shí)的考慮因素2.2.1 制造廠商的選擇2.2.2 設(shè)備使用因素2.3 樹脂在RTM傳輸過程中的基本原理2.3.1 基本單元2.3.2 附加功能和選配2.3.3 恒壓和恒流2.4 結(jié)論第3章 材料3.1 樹脂3.1.1 背景：熱塑性和熱固性材料3.1.2 樹脂傳遞模塑工藝工程：RTM反應(yīng)過程中的化學(xué)和物理作用3.1.3 韌性復(fù)合材料：韌性樹脂及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)3.1.4 環(huán)氧樹脂體系3.1.5 酚醛熱固性材料3.1.6 氰酸樹脂3.1.7 雙馬樹脂3.2 纖維增強(qiáng)體3.2.1 纖維增強(qiáng)材料3.2.2 集束纖維：束、紗線和織物3.2.3 漿料、上漿劑和涂料3.3 結(jié)論第4章 先進(jìn)增強(qiáng)體4.1 簡(jiǎn)介4.2 縫合4.3 機(jī)織4.4 編織4.5 針織4.6 非彎折織物4.7 結(jié)論第5章 織物鋪覆模擬與預(yù)成形體設(shè)計(jì)5.1 引言5.2 織物變形的基本原理5.2.1 變形機(jī)制5.2.2 試驗(yàn)描述5.3 動(dòng)力學(xué)鋪覆模型5.3.1 假設(shè)5.3.2 基本方程5.3.3 鋪覆算法5.3.4 實(shí)例5.4 鋪覆模型驗(yàn)證5.4.1 纖維體積分?jǐn)?shù)變化5.4.2 自動(dòng)應(yīng)變分析5.5 對(duì)成形過程和性能的影響5.5.1 浸漬性能5.5.2 力學(xué)性能5.6 討論第6章 纖維預(yù)成形技術(shù)6.1 為何需要纖維預(yù)成形技術(shù)6.2 使用粘接劑和定型劑進(jìn)行纖維預(yù)定型6.3 纖維預(yù)成形技術(shù)6.3.1 同步預(yù)成形工藝6.3.2 分步預(yù)成形工藝6.4 定型劑法纖維織物凈尺寸預(yù)成形6.5 預(yù)定型模具設(shè)計(jì)6.6 預(yù)定型設(shè)備設(shè)計(jì)6.7 預(yù)成形體貯存6.8 小結(jié)第7章 預(yù)成形體的滲透率7.1 前言7.1.1 多孔介質(zhì)流動(dòng)7.1.2 復(fù)合材料液體成形中滲透率的重要性7.2 試驗(yàn)方法7.2.1 單向流方法7.2.2 徑向流方法7.3 一般三維實(shí)例7.3.1 單向流數(shù)據(jù)分析7.3.2 數(shù)值試驗(yàn)7.3.3 三維流動(dòng)試驗(yàn)7.4 總結(jié)第8章 流動(dòng)、熱傳遞和固化的建模與模擬8.1 前言8.1.1 樹脂傳遞模塑充模過程8.1.2 樹脂流動(dòng)模擬的必要性8.1.3 微觀流動(dòng)和宏觀流動(dòng)8.2 流動(dòng)和預(yù)成形體結(jié)構(gòu)8.2.1 無規(guī)織物的流動(dòng)8.2.2 機(jī)織物和縫合織物中的流動(dòng)8.2.3 非飽和流動(dòng)8.2.4 多層預(yù)成形體中的橫向流動(dòng)8.3 織物變形及其對(duì)流動(dòng)的影響8.3.1 面內(nèi)變形8.3.2 橫向壓實(shí)8.3.3 突流8.4 預(yù)成形階段分析和數(shù)值模型8.4.1 預(yù)成形體變形8.4.2 滲透率8.5 控制方程8.5.1 等溫流動(dòng)建模8.5.2 二維問題8.5.3 應(yīng)用充模因子的方程8.5.4 能量方程8.5.5 能量轉(zhuǎn)換邊界條件8.5.6 固化動(dòng)力學(xué)耦合8.5.7 隨溫度變化的黏度8.5.8 熱擴(kuò)散影響8.5.9 非牛頓流體8.6 數(shù)值方程和模擬8.6.1 幾何復(fù)雜性8.6.2 二維有限元/控制體積法8.6.3 熱傳遞和固化耦合的二維模型8.6.4 充模的純理論有限元方法8.6.5 其他數(shù)值方法8.7 關(guān)鍵問題8.7.1 建模的完善水平8.7.2 輸入8.8 算例研究8.8.1 滲透率模型8.8.2 纖維鋪覆8.8.3 充模模擬8.8.4 結(jié)論8.9 模擬作為設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用第9章 RTM模具基礎(chǔ)9.1 RTM模具簡(jiǎn)介9.2 RTM模具材料及工藝9.2.1 模具選材9.2.2 公差對(duì)模具制造工藝選擇的影響9.2.3 模具賦型的方法9.2.4 機(jī)加工制造模具9.2.5 翻模制模9.3 模具成本9.3.1 生產(chǎn)率與產(chǎn)量9.3.2 模具原型9.3.3 剛性模具與半剛性模具9.3.4 精度對(duì)模具成本的影響9.3.5 模具耐久性的估算9.4 RTM模具的形狀設(shè)計(jì)9.4.1 凈尺寸模具與帶余量模具9.4.2 模腔間隙設(shè)計(jì)9.4.3 分型線的設(shè)計(jì)9.4.4 模具凸緣設(shè)計(jì)9.4.5 側(cè)向凹陷和零拔模斜度情況的處理9.4.6 型芯的定位……第10章 RTM模具型芯第11章 制造及工裝成本要素第12章 數(shù)據(jù)采集：監(jiān)測(cè)樹脂流動(dòng)位置、前沿反應(yīng)程度及工藝性第13章 質(zhì)量與工藝控制第14章 航空航天領(lǐng)域應(yīng)用RTM工藝的鑒定方法附錄A 詞匯

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 樹脂傳遞模塑簡(jiǎn)介1.1 前言航空航天及先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域一直處于傳統(tǒng)意義上的技術(shù)前沿，在過去數(shù)年中，復(fù)合材料已成功地應(yīng)用于軍用和民用飛機(jī)的主承力結(jié)構(gòu)，但此后其應(yīng)用卻出現(xiàn)了下降。復(fù)合材料制造成本和材料成本的降低幅度低于人們的預(yù)期，且由于燃油價(jià)格已相當(dāng)?shù)?，使得減重的重要性下降，因此，復(fù)合材料并沒有獲得進(jìn)一步應(yīng)用。所以，成本已成為技術(shù)發(fā)展的首要驅(qū)動(dòng)因素，即使在軍用航空領(lǐng)域也是這樣。在很多公司，復(fù)合材料面臨著與金屬材料的激烈競(jìng)爭(zhēng)，且對(duì)比的基礎(chǔ)僅僅是制件的成本。目前，環(huán)氧樹脂碳纖維預(yù)浸料的原材料成本仍比鋁合金的高5～10倍，而制造成本則更高，這使那些早期對(duì)復(fù)合材料抱有樂觀估計(jì)的人們感到驚訝。通過一次共固化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)構(gòu)件高度整體化從而減少零件數(shù)量的方法似乎很有前途，但不幸的是，實(shí)踐證明生產(chǎn)諸如空客尾翼蒙皮等高度整體化部件卻帶來了很高的循環(huán)成本和非循環(huán)成本。模具本身、各種模具零件的清理，尤其是模具的調(diào)整等都需要很高的費(fèi)用。另外，標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)浸料/熱壓罐成形工藝并非對(duì)每個(gè)制件都適用。盡管很多類型的制件已經(jīng)用這種復(fù)合材料工藝制造，但實(shí)際上其中一些是不合適的。僅當(dāng)它應(yīng)用于正確的構(gòu)件，如蒙皮、肋、梁等結(jié)構(gòu)上時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)才能得以實(shí)現(xiàn)。其他復(fù)雜形狀和高集中載荷制件也嘗試使用了這種復(fù)合材料技術(shù)來制造，但實(shí)踐證明成本過高，最終不得不改用金屬材料來重新設(shè)計(jì)?？傮w上，每千克復(fù)合材料的制造成本要比每千克鋁合金的制造成本高出20％～50％。盡管復(fù)合材料減重20％一25％的優(yōu)勢(shì)對(duì)民機(jī)市場(chǎng)仍有一定的吸引力，但沒有任何一家航空公司愿為此多付錢。在軍機(jī)市場(chǎng)上，隨著低成本意識(shí)的提升，復(fù)合材料的應(yīng)用也必須進(jìn)行成本比較。復(fù)合材料在航空結(jié)構(gòu)上應(yīng)用份額的停滯不前，致使在一些項(xiàng)目中重新使用金屬材料。顯而易見，要提高復(fù)合材料用量，必須尋求一種新的低成本技術(shù)，尤其是可提供低成本優(yōu)勢(shì)的工藝。樹脂傳遞模塑（RTM）就是新發(fā)展的工藝之一，而且是最有希望的工藝之一。

編輯推薦

《航空航天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件樹脂傳遞模塑成形技術(shù)》是由航空工業(yè)出版社出版的。

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