[發明專利]一種纖維織物面內滲透率的測量方法及測量系統

在審

• 申請號: 201710132967.9
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106872333A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 蔣建軍;蘇洋;陳星;鄧國力;高新宇;徐楚朦
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 華金

技術領域

本發明屬于樹脂基纖維增強復合材料液態成型技術領域，具體涉及一種纖維織物面內滲透率的測量方法及測量系統，以及采用該系統測量纖維織物面內滲透率的方法。

背景技術

滲透率是多孔介質的固有屬性，用來表征流體流經內部孔隙的難易程度。作為纖維預成型體的關鍵性能之一，滲透率是影響樹脂在纖維預成型體中流動的一個重要參數，滲透率的不均勻性是導致樹脂在局部區域內流動產生差異的根本原因，因而準確獲得預成型體的滲透率大小及其分布，對于優化液態成型工藝避免干斑、氣泡等缺陷的產生具有很大的工程價值。采用RTM注射成型或真空輔助VARI成型工藝制備樹脂基復合材料的過程中，預成形體的滲透率是預測復合材料液態成型工藝充模過程，進行模具設計和工藝優化的重要參數，影響真空作用下樹脂流動和氣體排出的關鍵因素之一，從而在一定程度上影響復合材料制件的成型質量。

在現有的纖維織物面內滲透率測試裝置中，專利200710099160.6“纖維鋪層面內及厚度方向滲透率測試裝置與飽和滲透率測試方法”和專利201210300720.0“一種纖維織物徑向面內滲透率測試裝置和測試方法”不能測量不同注射壓力下不同層數纖維織物的面內滲透率而且裝置結構復雜，成本高，操作復雜。

為此本發明專利提出了一種用于測量纖維織物面內滲透率的測量方法及測量系統，該裝置結構相對簡單，價格低廉，適合實驗室用來測量不同注射壓力下不同層數纖維織物的面內滲透率。

發明內容

本發明解決的技術問題是：為了避免現有技術的局限性,本發明提出一種新型纖維織物面內滲透率測量方法及測量系統，目的在于主要用于測量不同注射壓力下不同層數纖維織物的面內滲透率。本測量方法通過空氣壓縮機給纖維織物滲透率測量提供壓力，通過測量樹脂浸潤纖維織物的流動前沿隨時間的變化來估算纖維織物的面內滲透率。根據纖維織物不同的介質結構特征，選用不同的計算公式。

本發明的技術方案是：一種纖維織物面內滲透率的測量方法，包括以下步驟：

步驟1：用丙酮將模具表面擦拭干凈，晾干；將纖維織物鋪放在下模具上，蓋上上模具和金屬加強框；在金屬加強框上放置相互垂直的標尺，記錄不同時刻流動前沿的位置；通過在上下模具間同規格的塞尺實現纖維織物厚度控制；

步驟2：打開空氣壓縮機和閥門，向模具內注入液體，使模具型腔內的液體浸潤纖維織物，當液體流動前沿接近模腔邊緣時，關閉閥門；

步驟3：通過拍攝和記錄不同時刻流動前沿位置，根據所測纖維織物的介質結構特征，選取不同的計算公式，得到纖維織物面內滲透率，分為以下兩種情況：

(1)各向同性多孔介質

各向同性多孔介質的流動前沿為圓形，滲透率在各個方向相同，根據公式(1)，通過F對t作圖，t代表時間，表示t時刻與流動前沿的位置間的關系，得到一條通過原點的直線，原點指的是坐標原點，在二維平面坐標系中F對t繪制的直線必過原點，可參考圖6，由直線斜率即可計算出滲透率K；

其中P₀為注口壓力，R₀為注口半徑，P_e為流動前沿的壓力，R_e為t時刻流動前沿的半徑，φ為孔隙率，μ為液體的粘度，K為滲透率；

(2)各向異性多孔介質

各向異性多孔介質的流動前沿為橢圓形，滲透率張量坐標系主軸與材料坐標系軸之間存在一定夾角θ，結合面內主滲透率K_x和K_y值，即可計算各向異性多孔介質面內滲透率張量：

其中ΔP為注口與流動前沿之間的壓力差，R₀為注口半徑，φ為孔隙率，μ為液體的粘度，x_t為t時樹脂流動前沿在x方向與注口的距離，y_t為t時樹脂流動前沿在y方向與注口的距離，K_x、K_y為面內滲透率；

令通過拍攝和記錄不同時間下流動前沿位置x_t、y_t，就可分別計算G_x、G_y，并對時間t作圖，所作直線的斜率即為面內滲透率K_x、K_y。