航空航天復合材料結(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，不論是剛接觸這個新領(lǐng)域的學生，還是在專業(yè)上正欲探尋新觀點的資深專家能發(fā)現(xiàn)這是一本有用的書。以我們的經(jīng)驗，僅僅為了獲得一個好的想法就值得去購買這本書。不同類型的：RTM技術(shù)正快速地趨于多樣化，現(xiàn)在，其應用范圍涵蓋了從生物醫(yī)學部件到建筑設(shè)施、體育項目、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)濟性方面還存在許多差異。因此，材料的優(yōu)化，制件的設(shè)計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)注有大量應用的汽車領(lǐng)域。但是到目前為止，編者的經(jīng)驗和興趣主要集中在RTM成形技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應用。同時我們相信，目前還欠缺一本關(guān)于RTM技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應用的綜合性的參考書。因此，相信這本書對所有對RTM技術(shù)感興趣的人來說都是一本有價值的參考書，特別是在高性能材料的應用領(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)上的不同觀點去認識這個主題的優(yōu)勢將超過由于這種內(nèi)容上的重疊所帶來的一些干擾。編者發(fā)現(xiàn)這些可選擇的觀點激發(fā)在RTM技術(shù)方面的思想和討論能讓我們對RTM技術(shù)理解得更為深入，我們希望讀者也同樣發(fā)現(xiàn)這些認識的不同觀點，提供解決問題或工程應用中新的方法。在許多書中，液態(tài)成形作為一個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

　　《航空航天復合材料結(jié)構(gòu)件樹脂傳遞模塑成形技術(shù)》詳細論述了航空航天用復合材料樹脂模塑成形技術(shù)的原材料、預成形技術(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，包含了大量的工藝理論模型和工程應用實例，反映了國際上該領(lǐng)域的研究進展和應用水平，對我國航空航天低成本復合材料技術(shù)的發(fā)展具有重要的指導意義和借鑒價值，是從事相關(guān)復合材料技術(shù)研發(fā)、應用和生產(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

書籍目錄

第1章 樹脂傳遞模塑簡介1.1 前言1.1.1 RTM技術(shù)是否是一種新工藝1.1.2 應用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1.2.1 應用與研發(fā)實例1.2.2 RTM復合材料在航空航天領(lǐng)域應用展望第2章 注射設(shè)備2.1 前言2.2 選擇時的考慮因素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反應過程中的化學和物理作用3.1.3 韌性復合材料：韌性樹脂及復合材料結(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 纖維增強體3.2.1 纖維增強材料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 先進增強體4.1 簡介4.2 縫合4.3 機織4.4 編織4.5 針織4.6 非彎折織物4.7 結(jié)論第5章 織物鋪覆模擬與預成形體設(shè)計5.1 引言5.2 織物變形的基本原理5.2.1 變形機制5.2.2 試驗描述5.3 動力學鋪覆模型5.3.1 假設(shè)5.3.2 基本方程5.3.3 鋪覆算法5.3.4 實例5.4 鋪覆模型驗證5.4.1 纖維體積分數(shù)變化5.4.2 自動應變分析5.5 對成形過程和性能的影響5.5.1 浸漬性能5.5.2 力學性能5.6 討論第6章 纖維預成形技術(shù)6.1 為何需要纖維預成形技術(shù)6.2 使用粘接劑和定型劑進行纖維預定型6.3 纖維預成形技術(shù)6.3.1 同步預成形工藝6.3.2 分步預成形工藝6.4 定型劑法纖維織物凈尺寸預成形6.5 預定型模具設(shè)計6.6 預定型設(shè)備設(shè)計6.7 預成形體貯存6.8 小結(jié)第7章 預成形體的滲透率7.1 前言7.1.1 多孔介質(zhì)流動7.1.2 復合材料液體成形中滲透率的重要性7.2 試驗方法7.2.1 單向流方法7.2.2 徑向流方法7.3 一般三維實例7.3.1 單向流數(shù)據(jù)分析7.3.2 數(shù)值試驗7.3.3 三維流動試驗7.4 總結(jié)第8章 流動、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 樹脂流動模擬的必要性8.1.3 微觀流動和宏觀流動8.2 流動和預成形體結(jié)構(gòu)8.2.1 無規(guī)織物的流動8.2.2 機織物和縫合織物中的流動8.2.3 非飽和流動8.2.4 多層預成形體中的橫向流動8.3 織物變形及其對流動的影響8.3.1 面內(nèi)變形8.3.2 橫向壓實8.3.3 突流8.4 預成形階段分析和數(shù)值模型8.4.1 預成形體變形8.4.2 滲透率8.5 控制方程8.5.1 等溫流動建模8.5.2 二維問題8.5.3 應用充模因子的方程8.5.4 能量方程8.5.5 能量轉(zhuǎn)換邊界條件8.5.6 固化動力學耦合8.5.7 隨溫度變化的黏度8.5.8 熱擴散影響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)計工具的應用第9章 RTM模具基礎(chǔ)9.1 RTM模具簡介9.2 RTM模具材料及工藝9.2.1 模具選材9.2.2 公差對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9.4.1 凈尺寸模具與帶余量模具9.4.2 模腔間隙設(shè)計9.4.3 分型線的設(shè)計9.4.4 模具凸緣設(shè)計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)測樹脂流動位置、前沿反應程度及工藝性第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 樹脂傳遞模塑簡介1.1 前言航空航天及先進復合材料領(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，復合材料已成功地應用于軍用和民用飛機的主承力結(jié)構(gòu)，但此后其應用卻出現(xiàn)了下降。復合材料制造成本和材料成本的降低幅度低于人們的預期，且由于燃油價格已相當?shù)?，使得減重的重要性下降，因此，復合材料并沒有獲得進一步應用。所以，成本已成為技術(shù)發(fā)展的首要驅(qū)動因素，即使在軍用航空領(lǐng)域也是這樣。在很多公司，復合材料面臨著與金屬材料的激烈競爭，且對比的基礎(chǔ)僅僅是制件的成本。目前，環(huán)氧樹脂碳纖維預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，這使那些早期對復合材料抱有樂觀估計的人們感到驚訝。通過一次共固化技術(shù)來實現(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用。另外，標準的預浸料/熱壓罐成形工藝并非對每個制件都適用。盡管很多類型的制件已經(jīng)用這種復合材料工藝制造，但實際上其中一些是不合適的。僅當它應用于正確的構(gòu)件，如蒙皮、肋、梁等結(jié)構(gòu)上時，其優(yōu)點才能得以實現(xiàn)。其他復雜形狀和高集中載荷制件也嘗試使用了這種復合材料技術(shù)來制造，但實踐證明成本過高，最終不得不改用金屬材料來重新設(shè)計?？傮w上，每千克復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％。盡管復合材料減重20％一25％的優(yōu)勢對民機市場仍有一定的吸引力，但沒有任何一家航空公司愿為此多付錢。在軍機市場上，隨著低成本意識的提升，復合材料的應用也必須進行成本比較。復合材料在航空結(jié)構(gòu)上應用份額的停滯不前，致使在一些項目中重新使用金屬材料。顯而易見，要提高復合材料用量，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。

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《航空航天復合材料結(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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