复合材料层板热压成型孔隙缺陷的测试与影响因素研究

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1、中图分类号：TB332论文编号：10006SY0401239硕士学位论文复合材料层板热压成型孔隙缺陷的测试与影响因素研究作者姓名汪赫男学科专业材料学指导教师张佐光教授培养院系材料科学与工程学院TestingmethodsandeffectsofdifferentfactorsonthevoiddefectincompositelaminatesforhotpressingprocessADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WanghenanSupervisor：Prof.ZhangZuoguangSchoolofMe

2、chanicalEngineering&AutomationBeihangUniversity,Beijing,China中图分类号：TB332论文编号：10006SY0401239硕士学位论文复合材料层板热压成型孔隙缺陷的测试与影响因素研究作者姓名汪赫男申请学位级别工学硕士指导教师姓名张佐光职称教授学科专业材料学研究方向先进聚合物基复合材料学习时间自2004年9月16日起至2007年4月1日止论文提交日期2007年2月28日论文答辩日期2007年3月7日学位授予单位北京航空航天大学学位授予日期年月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研

3、究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查

4、阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日IV摘要在复合材料成型过程中孔隙是最常见的一类缺陷，孔隙的存在严重影响了复合材料的质量和可靠性。目前，对于孔隙形成机理、气泡生长和运动过程已有大量的研究工作，对于热压成型工艺，这些研究大多注重于理论分析和实验模拟，与实际成型工艺结合不紧密，很难直接将这些理论应用于孔隙缺陷成因分析和工艺参数优化。另外，不同的孔隙缺陷表征方法反映的信息往往不同，而这些信息之间的关系还不十分明确，为了更加全

5、面、准确地表征孔隙缺陷的程度和特点，有必要针对各种测试方法进行研究。本论文首先对复合材料孔隙含量的定量表征方法进行了研究，对比了密度法和显微镜法所测结果之间的差别并分析其原因，探讨了两种方法的特点和适用范围。结果表明：显微镜法对试样表面破坏程度较大，不适合用于孔隙率较大的情况；对于面积孔隙富集的情况，密度法测得的体积孔隙率不适于表征层板的成型质量。其次，针对S-2玻璃纤维/环氧树脂层板真空袋工艺，研究了零吸胶与吸胶两种条件下孔隙形成的规律及其影响因素。温度、预浸料预处理、铺层方式以及吸胶量均对层板平均孔隙率有很大影响，但对于不同条件下固化的单向层板，孔隙率的分布呈现出一致性的规律：

6、层板中心处孔隙率大于层板边缘，垂直纤维方向孔隙率的分布变化不明显，而平行纤维方向越靠近层板中间位置孔隙率越大。最后，针对S-2玻璃纤维/环氧树脂层板热压机工艺，研究了两种工艺性差别较大的树脂体系下孔隙缺陷的影响因素。研究表明，两种树脂体系下所考察的因素中工艺压力对孔隙率的影响最为明显，孔隙率分布规律则随不同情况有所变化。此外，利用Kardos气泡模型对实验结果进行了分析，讨论了该模型的适用范围和局限性，指明了用于孔隙缺陷形成预测时需要注意的问题。关键词：复合材料，热压工艺，孔隙，环氧树脂VAbstractVoidisoneofthecommondefectsinmoldingpro

7、cessofcompositeandtheexistingofvoidincompositematerialcanbadlyaffectthequalityandreliability.Atthepresenttime,thevoidformationmechanics,growingandmovinghavebeenalreadyinvestigatedlargely.Forthehotpressingprocess,thesetheoriesareonlyconc