專(zhuān)利名稱(chēng)：一種纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置和測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種材料測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置和測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
在“大型飛機(jī)”國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)以及材料技木“結(jié)構(gòu)功能復(fù)合化”發(fā)展趨勢(shì)的大背景下，復(fù)合材料液態(tài)模塑成型因其整體化、低成本、凈尺寸的結(jié)構(gòu)件制造特點(diǎn)而倍受關(guān)注。然而在其制品中經(jīng)常出現(xiàn)干斑與孔隙等浸潤(rùn)缺陷，它們的形成與纖維預(yù)制件滲透性能的不均勻性密切相關(guān)。因此，構(gòu)建預(yù)制件滲透率及其分布與多層次結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性模型，進(jìn)而精確預(yù)報(bào)復(fù)合材料浸潤(rùn)缺陷，是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置和測(cè)試方法，它具有測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試結(jié)果誤差小，能夠準(zhǔn)確構(gòu)建預(yù)制件滲透率及其分布與多層次結(jié)構(gòu)參數(shù)的相關(guān)性模型，進(jìn)而精確預(yù)報(bào)復(fù)合材料浸潤(rùn)缺陷的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。本發(fā)明的纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置，包括上模、下模、模腔厚度支架；所述下模上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)放置有篩板式分流器；所述模腔厚度支架被壓緊在上模和下模之間，纖維織物放置在模腔厚度支架所圍的模腔內(nèi)井覆蓋在篩板式分流器上，所述纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置還包括注射ロ和溢料ロ，注射ロ與流體注射裝置相連，溢料ロ與流體收集和計(jì)量裝置相連，所述注射ロ設(shè)置在下模上，溢料ロ設(shè)置在上模上。所述流體注射裝置可以是樹(shù)脂注射泵。所述流體注射裝置用的液態(tài)流體可以是大豆油或樹(shù)脂。所述上模上設(shè)有透視窗。所述模腔厚度支架由相同或不同厚度的不銹鋼框板組成，可根據(jù)實(shí)際需要組合成不同厚度的模腔。所述篩板式分流器可以是帶若干圓孔的不銹鋼薄板，篩板式分流器有利于流體從集中注射ロ分散開(kāi)，同步、均勻地流進(jìn)纖維織物，増加厚度方向滲透率測(cè)試的準(zhǔn)確度。本測(cè)試裝置的通用性強(qiáng)，無(wú)論是碳纖維、玻璃纖維、硼纖維、氧化鋁纖維、天然植物纖維、有機(jī)高分子纖維等各種材料的纖維，還是編織布、單向布、非彎折織物、無(wú)紡布等各種幾何構(gòu)型的纖維，都可以用本裝置測(cè)試其滲透率。本發(fā)明還提供了一種纖維織物厚度方向滲透率的測(cè)試方法，包括如下步驟(I)注射前的準(zhǔn)備步驟；(2)注射的步驟；(3)測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算滲透率的步驟。所述步驟(I)中，
I)打開(kāi)上模和下模，用酒精或丙酮等溶劑將模具表面的油性物質(zhì)擦拭干凈，晾干；按照纖維織物厚度選擇或組合模腔厚度支架并用圓柱定位銷(xiāo)固定，在模腔厚度支架內(nèi)側(cè)貼密封膠條(其厚度稍高于模腔厚度支架)。按密封條內(nèi)部區(qū)域尺寸，裁剪纖維織物。注意纖維織物與密封膠條的縫隙不能太小也不能太大。若縫隙太小，密封膠條在高度方向受壓縮而發(fā)生寬度方向延展時(shí)將推擠纖維織物使其變形；若縫隙太大，將形成注射時(shí)的邊緣效應(yīng)使纖維織物滲透率測(cè)試嚴(yán)重失真。2)鋪覆纖維織物后合上上模和下模并鎖模緊固。3)將溢料ロ與注射ロ接上耐壓的塑料管；注射ロ與注射槍連接，溢料ロ與流體收集和計(jì)量裝置相連。所述步驟(2)中，打開(kāi)注射槍開(kāi)關(guān)，將控制閥打開(kāi)，向模腔內(nèi)注入液體。等到完全浸潤(rùn)纖維織物后，關(guān)閉控制閥。所述步驟(3)中，I)每單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)纖維織物截面的流體體積流量(Q)可以通過(guò)用量杯測(cè)量在每單位時(shí)間內(nèi)溢料ロ流出的流體體積而得到；2)截面面積㈧可以根據(jù)模腔的長(zhǎng)度(即纖維織物的長(zhǎng)度)乘以模腔的寬度(即纖維織物的寬度)來(lái)得到；3)纖維織物上的壓カ差(ΛΡ)可以取為注射ロ的流體壓力，注射ロ的流體壓カ可以通過(guò)數(shù)字壓カ表測(cè)得(因?yàn)樵诤穸确较虻牧黧w流動(dòng)是短程流動(dòng)，流體出ロ端就是大氣環(huán)境端一一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，所以注射ロ的數(shù)字壓カ表上顯示的壓カ就是纖維織物上的壓カ差);4)流體流動(dòng)方向上的長(zhǎng)度(L)為模腔的厚度；5)流體黏度(μ )則根據(jù)試驗(yàn)用流體的商品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表查得；6)將上述物理量的數(shù)值代入Darcy定律，即可求得纖維織物在測(cè)試方向上的滲透率⑷。本發(fā)明的原理為達(dá)西定律，
權(quán)利要求
1.一種纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置，其特征是，包括上模、下模、模腔厚度支架；所述下模上設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)放置有篩板式分流器；所述模腔厚度支架被壓緊在上模和下模之間，纖維織物放置在模腔厚度支架所圍的模腔內(nèi)井覆蓋在篩板式分流器上，所述纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置還包括注射ロ和溢料ロ，注射ロ與流體注射裝置相連，溢料ロ與流體收集和計(jì)量裝置相連，所述注射ロ設(shè)置在下模上，溢料ロ設(shè)置在上模上。
2.如權(quán)利要求I所述的纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置，其特征是，所述流體注射裝置是樹(shù)脂注射泵。
3.如權(quán)利要求I所述的纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置，其特征是，所述流體注射裝置用的流體是大豆油或樹(shù)脂。
4.如權(quán)利要求I所述的纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置，其特征是，所述上模上設(shè)有透視窗。
5.如權(quán)利要求I所述的纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置，其特征是，所述模腔厚度支架由相同或不同厚度的不銹鋼框板組成。
6.如權(quán)利要求I所述的纖維織物厚度方向滲透率的測(cè)試方法，包括如下步驟(1)注射前的準(zhǔn)備步驟；(2)注射的步驟；(3)測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算滲透率的步驟。
7.如權(quán)利要求6所述的纖維織物厚度方向滲透率的測(cè)試方法，其特征是，所述步驟(I)中，1)打開(kāi)上模和下模，用酒精或丙酮等溶劑將模具表面的油性物質(zhì)擦拭干凈，晾干；按照纖維織物厚度選擇或組合模腔厚度支架并固定，在模腔厚度支架內(nèi)側(cè)貼密封膠條(其厚度稍高于模腔厚度支架)。按密封條內(nèi)部區(qū)域尺寸，裁剪纖維織物。注意纖維織物與密封膠條的縫隙不能太小也不能太大。若縫隙太小，密封膠條在高度方向受壓縮而發(fā)生寬度方向延展時(shí)將推擠纖維織物使其變形；若縫隙太大，將形成注射時(shí)的邊緣效應(yīng)使纖維織物滲透率測(cè)試嚴(yán)重失真。2)鋪覆纖維織物后合上上模和下模并鎖模緊固。3)將溢料ロ與注射ロ接上耐壓的塑料管；注射ロ與注射槍連接，溢料ロ與流體收集和計(jì)量裝置相連。
8.如權(quán)利要求6所述的纖維織物厚度方向滲透率的測(cè)試方法，其特征是，所述步驟(2)中，打開(kāi)注射槍開(kāi)關(guān)，將控制閥打開(kāi)，向模腔內(nèi)注入液體。等到完全浸潤(rùn)纖維織物后，關(guān)閉控制閥。
9.如權(quán)利要求6所述的纖維織物厚度方向滲透率的測(cè)試方法，其特征是，所述步驟(3)中，1)每單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)纖維織物截面的流體體積流量通過(guò)用量杯測(cè)量在每單位時(shí)間內(nèi)溢料ロ流出的流體體積而得到；2)截面面積根據(jù)模腔的長(zhǎng)度乘以模腔的寬度得到；3)纖維織物上的壓カ差為注射ロ的流體壓カ；4)流體流動(dòng)方向上的長(zhǎng)度為模腔的厚度；5)流體黏度則根據(jù)試驗(yàn)用流體的商品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表查得； 6)將上述物理量的數(shù)值代入Darcy定律，即可求得纖維織物在測(cè)試方向上的滲透率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種纖維織物厚度方向滲透率測(cè)試裝置，包括上模、下模、模腔厚度支架；本發(fā)明還公開(kāi)了一種纖維織物厚度方向滲透率的測(cè)試方法，包括如下步驟注射前的準(zhǔn)備步驟；注射的步驟；測(cè)量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算滲透率的步驟。本發(fā)明重點(diǎn)分析預(yù)制件的多層次結(jié)構(gòu)、多類(lèi)型單胞及其排列組合方式對(duì)預(yù)制件滲透率空間分布的影響，建立滲透率及其分布與結(jié)構(gòu)相關(guān)性的數(shù)學(xué)模型，揭示復(fù)合材料浸潤(rùn)缺陷的形成機(jī)理與規(guī)律，發(fā)展浸潤(rùn)缺陷的形成判據(jù)與控制方法，從而促進(jìn)復(fù)合材料在我國(guó)航空航天、汽車(chē)、建筑、風(fēng)電等領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102778424SQ20121030160
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者孫筱辰, 王照靜, 董抒華, 賈玉璽 申請(qǐng)人:山東大學(xué)