[發(fā)明專利]一種纖維織物徑向面內(nèi)滲透率測(cè)試裝置和測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210300720.0
• 申請(qǐng)日: 2012-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN102809530A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈玉璽;王照靜;董抒華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維織物徑向面內(nèi)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)家重大專項(xiàng)以及材料技術(shù)“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，提供一種纖維織物徑向面內(nèi)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)明的纖維織物徑向面內(nèi)滲透率測(cè)試裝置，包括上模、下模、模腔厚度支架、壓電傳感器；所述模腔厚度支架被壓緊在上模和下模之間；所述壓電傳感器有五個(gè)，分布在下模上，其中一個(gè)位于下模中心處，另外四個(gè)均勻分布在以下模中心處的壓電傳感器為圓心的圓周上（這四個(gè)壓電傳感器稱為“外圈壓電傳感器”）；纖維織物放置在模腔厚度支架所圍的模腔內(nèi)，并覆蓋在壓電傳感器上，所述纖維織物徑向面內(nèi)滲透率測(cè)試裝置還包括注射口和溢料口，注射口與流體注射裝置相連，溢料口與流體收集和計(jì)量裝置相連；所述注射口設(shè)置在上模或下模的中心處，溢料口設(shè)置在上模或下模的邊緣。

所述流體注射裝置可以是樹脂注射泵。

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。

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徑向面內(nèi)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。

所述步驟（1）中，

1）打開上模和下模，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）將溢料口與注射口接上耐壓的塑料管；注射口與注射槍連接，溢料口與流體收集和計(jì)量裝置相連。

所述步驟（2）中，

打開注射槍開關(guān)，將控制閥打開，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，

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(Q)可以通過(guò)用量杯測(cè)量在每單位時(shí)間內(nèi)溢料口流出的流體體積而得到；

2）外圈壓電傳感器與下模中心處的壓電傳感器之間的距離，記為流體流動(dòng)方向上的長(zhǎng)度(L)，用H表示模腔的深度，則截面面積(A)是6.28LH；

3）纖維織物上的壓力差(ΔP)則取為在下模中心處的壓電傳感器測(cè)得的流體壓力減去外圈壓電傳感器測(cè)得的流體壓力；

4）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；

5）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(K)。

本發(fā)明的原理為達(dá)西定律，

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