题目：模拟RFI工艺树脂Z向非饱和渗透流动影响因素研究

随着复合材料成型技术的发展，RFI工艺作为一种先进复合材料低成本化制造技术，具有适宜大型复杂复合材料结构件批量化制造的特点，在航空航天领域已获得越来越广泛的应用。因此研究树脂在纤维预制件中Z向不饱和渗透特性对于准确模拟RFI工艺中的树脂充模过程，优化工艺参数，控制缺陷具有重要意义。本论文首先自行设计了能够实现纤维铺层中Z向渗透特性测试的增强体夹具，建立了真空压力作用下的流体渗透装置，该系统适用各种织物类型的铺层，能够有效抑制边缘效应的影响，纤维体积分数和真空压力可调节范围宽，并可实现数据实时传输，能够进行高粘度树脂在一定温度条件下的渗透测试。在此基础上，考察了液体在纤维堆积体中Z向流动前锋的影响因素，验证了液体在纤维织物中宏观上的一维流动。并且确定了合理的数据处理方法。采用该测试系统，实验研究了硅油和环氧618树脂对玻璃纤维和碳纤维单向织物的渗透特性。测试了真空压力、体积分数、树脂温度、纤维类型等因素对渗透速率及驱动力的影响，考察了堆积体渗透率随体积分数、铺层方式及其在二维织物内的变化规律。以泊肃叶定律为基础进行了渗透流动驱动力的分析，考察了宏观流动对微观浸润的影响，并结合达西定律研究了液体渗透速率及堆积体渗透率的变化规律。研究结果表明：真空压力增大、树脂温度升高、纤维体积分数减小，均可使液体的渗透速率加快，其中体积分数的影响最大。Vf=40%时，硅油的渗透速率大于相同条件下环氧618树脂的渗透速率，随体积分数增大，基本相当。渗透驱动力随真空压力和体积分数的变化与渗透速率相同，随树脂温度降低，表现出减小的趋势；硅油为渗透液体时的驱动力在相同条件下大于70ºC环氧618树脂的渗透驱动力；铺层方式对驱动力的影响也比较复杂，主要是由复杂的微观毛细作用引起的。不饱和渗透率随体积分数的增大而减小；硅油为渗透液体时的渗透率大于环氧618树脂为渗透液体时的渗透率；玻璃纤维单向铺层条件下的渗透率小于正交铺层的渗透率，碳纤维的铺层方式对渗透率影响不大。随真空压力的增大，毛细压力对渗透率的影响逐渐减小。由二维织物正交实验分析可知，真空压力，树脂温度，织物类型等对不饱和渗透率的影响较小，体积分数仍是其主要影响因素。