CN102778423B - 一种纤维织物单向面内渗透率测试方法 - Google Patents
一种纤维织物单向面内渗透率测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102778423B CN102778423B CN201210301601.7A CN201210301601A CN102778423B CN 102778423 B CN102778423 B CN 102778423B CN 201210301601 A CN201210301601 A CN 201210301601A CN 102778423 B CN102778423 B CN 102778423B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fabric
- fluid
- piezoelectric sensor
- die
- die cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纤维织物单向面内渗透率测试装置,包括上模、下模、模腔厚度支架、压电传感器;本发明还公开了一种纤维织物单向面内渗透率的测试方法,包括如下步骤:注射前的准备步骤;注射的步骤;测量试验数据,并计算渗透率的步骤。本发明重点分析预制件的多层次结构、多类型单胞及其排列组合方式对预制件渗透率空间分布的影响,建立渗透率及其分布与结构相关性的数学模型,揭示复合材料浸润缺陷的形成机理与规律,发展浸润缺陷的形成判据与控制方法,从而促进复合材料在我国航空航天、汽车、建筑、风电等领域的应用和推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料测试领域,尤其涉及一种纤维织物单向面内渗透率测试装置和测试方法。
背景技术
在“大型飞机”国家重大专项以及材料技术“结构功能复合化”发展趋势的大背景下,复合材料液态模塑成型因其整体化、低成本、净尺寸的结构件制造特点而倍受关注。然而在其制品中经常出现干斑与孔隙等浸润缺陷,它们的形成与纤维预制件渗透性能的不均匀性密切相关。因此,构建预制件渗透率及其分布与多层次结构参数的相关性模型,进而精确预报复合材料浸润缺陷,是亟待解决的关键问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题,提供一种纤维织物单向面内渗透率测试装置和测试方法,它具有测试装置结构简单,测试结果误差小,能够准确构建预制件渗透率及其分布与多层次结构参数的相关性模型,进而精确预报复合材料浸润缺陷的优点。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
本发明的纤维织物单向面内渗透率测试装置,包括上模、下模、模腔厚度支架、压电传感器;所述模腔厚度支架被压紧在上模和下模之间;所述压电传感器有五个,沿流体流动方向直线分布在下模上,纤维织物放置在模腔厚度支架所围的模腔内,并覆盖在压电传感器上,所述纤维织物单向面内渗透率测试装置还包括注射口和溢料口,注射口与流体注射装置相连,溢料口与流体收集和计量装置相连。
所述流体注射装置可以是树脂注射泵。
所述流体注射装置用的液态流体可以是大豆油或树脂。
所述上模上设有透视窗。
所述注射口或溢料口可以设置在上模或下模上。
所述模腔厚度支架由相同或不同厚度的不锈钢框板组成,可根据实际需要组合成不同厚度的模腔。
本测试装置的通用性强,无论是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、氧化铝纤维、天然植物纤维、有机高分子纤维等各种材料的纤维,还是编织布、单向布、非弯折织物、无纺布等各种几何构型的纤维,都可以用本装置测试其渗透率。
本发明还提供了一种纤维织物单向面内渗透率的测试方法,包括如下步骤:
(1)注射前的准备步骤;
(2)注射的步骤;
(3)测量试验数据,并计算渗透率的步骤。
所述步骤(1)中,
1)打开上模和下模,用酒精或丙酮等溶剂将模具表面的油性物质擦拭干净,晾干;按照纤维织物厚度选择或组合模腔厚度支架并用圆柱定位销固定,在模腔厚度支架内侧贴密封胶条(其厚度稍高于模腔厚度支架)。按密封条内部区域尺寸,裁剪纤维织物。
注意纤维织物与密封胶条的缝隙不能太小也不能太大。若缝隙太小,密封胶条在高度方向受压缩而发生宽度方向延展时将推挤纤维织物使其变形;若缝隙太大,将形成注射时的边缘效应使纤维织物渗透率测试严重失真。
2)铺覆纤维织物后合上上模和下模,并锁模紧固。
3)将溢料口与注射口接上耐压的塑料管;注射口与注射枪连接,溢料口与流体收集和计量装置相连。
所述步骤(2)中,
打开注射枪开关,将控制阀打开,向模腔内注入液体。等到完全浸润纤维织物后,关闭控制阀。
所述步骤(3)中,
1)每单位时间内流过纤维织物截面的流体体积流量(Q)可以通过用量杯测量在每单位时间内溢料口流出的流体体积而得到;
2)截面面积(A)可以根据模腔的深度(由模腔深度的按需调节机构来保证)乘以模腔的宽度(即纤维织物的宽度)来得到;
3)纤维织物上的压力差(ΔP)则取为在流体入口处的压电传感器测得的流体压力减去在流体出口处的压电传感器测得的流体压力;
4)流体流动方向上的长度(L)取为在流体入口处的压电传感器和在流体出口 处的压电传感器之间的距离;
5)流体黏度(μ)则根据试验用流体的商品基础数据表查得;
6)将上述物理量的数值代入Darcy定律,即可求得纤维织物在测试方向上的渗透率(K)。
本发明的原理为达西定律,
Darcy(达西)定律以及物理量符号的说明:在纤维复合材料加工过程中,树脂在增强材料中的流动模型通常采用Darcy定律。该模型对牛顿流体在多孔介质中的流动进行了数学描述。这个定律可以表示为:每单位时间内流过试样截面的树脂体积流量(Q)与截面面积(A)和试样上的压力差(ΔP)成正比,与试样流动方向上的长度(L)和黏度(μ)成反比:常量K的量纲是L2,被定义为渗透率。
本发明的有益效果是:开展纤维预制件的多层次结构-渗透性能-树脂浸润行为-复合材料浸润缺陷的集成研究。重点分析预制件的多层次结构、多类型单胞及其排列组合方式对预制件渗透率空间分布的影响,建立渗透率及其分布与结构相关性的数学模型,揭示复合材料浸润缺陷的形成机理与规律,发展浸润缺陷的形成判据与控制方法,从而促进复合材料在我国航空航天、汽车、建筑、风电等领域的应用和推广。
附图说明
图1是本发明的纤维织物单向面内渗透率测试装置的结构示意图。
其中,1、上模;2、下模;3、模腔厚度支架;4、第一压电传感器;5、第二压电传感器;6、第三压电传感器;7、第四压电传感器;8、第五压电传感器;9、纤维织物;10、注射口;11、溢料口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本实施例的纤维织物单向面内渗透率测试装置,包括上模1、下模2、模腔厚度支架3、第一压电传感器4、第二压电传感器5、第三压电传感器6、第四压电传感器7、第五压电传感器8;所述模腔厚度支架3被压紧在上模1和下模2 之间;所述第一压电传感器4、第二压电传感器5、第三压电传感器6、第四压电传感器7、第五压电传感器8依次直线分布在下模上,纤维织物9放置在模腔厚度支架3所围的模腔内,并覆盖在第一压电传感器4、第二压电传感器5、第三压电传感器6、第四压电传感器7、第五压电传感器8上,所述上模1上设有注射口10和溢料口11,注射口10和流体注射装置相连,溢料口11与流体收集和计量装置相连;所述上模1上设有透视窗。
本实施例的纤维织物单向面内渗透率的测试方法,包括如下步骤:
(1)注射前的准备步骤;1)打开上模1和下模2,用酒精或丙酮等溶剂将模具表面的油性物质擦拭干净,晾干;按照纤维织物9的厚度选择或组合模腔厚度支架3并用圆柱定位销固定,在模腔厚度支架3内侧贴密封胶条(其厚度稍高于模腔厚度支架3)。按密封条内部区域尺寸,裁剪纤维织物9。注意纤维织物9与密封胶条的缝隙不能太小也不能太大。若缝隙太小,密封胶条在高度方向受压缩而发生宽度方向延展时将推挤纤维织物9使其变形;若缝隙太大,将形成注射时的边缘效应使纤维织物渗透率测试严重失真。2)铺覆纤维织物9后合上上模1和下模2并锁模紧固。3)将溢料口与注射口接上耐压的塑料管;注射口与注射枪连接,溢料口与流体收集和计量装置相连。
(2)注射的步骤;打开注射枪开关,将控制阀打开,向模腔内注入液体。等到完全浸润纤维织物9后,关闭控制阀。
(3)测量试验数据,并计算渗透率的步骤。1)每单位时间内流过纤维织物9截面的流体体积流量(Q)可以通过用量杯测量在每单位时间内溢料口11流出的流体体积而得到;2)截面面积(A)可以根据模腔的深度(由模腔深度的按需调节机构来保证)乘以模腔的宽度(即纤维织物的宽度)来得到;3)纤维织物上的压力差(ΔP)则取为在流体入口处的第一压电传感器4测得的流体压力减去在流体出口处的第五压电传感器8测得的流体压力;4)流体流动方向上的长度(L)取为在流体入口处的第一压电传感器4和在流体出口处的第五压电传感器8之间的距离;5)流体黏度(μ)则根据试验用流体的商品基础数据表查得;6)将上述物理量的数值代入Darcy定律,即可求得纤维织物的单向面内渗透率(K)。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上, 本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (1)
1.一种纤维织物单向面内渗透率测试装置的测试方法,其特征是,所述纤维织物单向面内渗透率测试装置包括上模、下模、模腔厚度支架、压电传感器;所述模腔厚度支架被压紧在上模和下模之间;所述压电传感器有五个,沿流体流动方向直线分布在下模上,纤维织物放置在模腔厚度支架所围的模腔内,并覆盖在压电传感器上,所述纤维织物单向面内渗透率测试装置还包括注射口和溢料口,注射口与流体注射装置相连,溢料口与流体收集和计量装置相连;所述模腔厚度支架由相同或不同厚度的不锈钢框板组成;所述流体注射装置是树脂注射泵;所述上模上设有透视窗;所述注射口或溢料口设置在上模上;
所述测试方法,包括如下步骤:
(1)注射前的准备步骤;
1)打开上模和下模,用酒精或丙酮溶剂将模具表面的油性物质擦拭干净,晾干;按照纤维织物厚度选择或组合模腔厚度支架并用圆柱定位销固定,在模腔厚度支架内侧贴密封胶条;按密封胶条内部区域尺寸,裁剪纤维织物;
2)铺覆纤维织物后合上上模和下模,并锁模紧固;
3)将溢料口与注射口接上耐压的塑料管;注射口与注射枪连接,溢料口与流体收集和计量装置相连;
(2)注射的步骤;打开注射枪开关,将控制阀打开,向模腔内注入液体;等到完全浸润纤维织物后,关闭控制阀;
(3)测量试验数据,并计算渗透率的步骤;
1)每单位时间内流过纤维织物截面的流体体积流量通过用量杯测量在每单位时间内溢料口流出的流体体积而得到;
2)截面面积根据模腔的深度乘以纤维织物的宽度来得到;
3)纤维织物上的压力差则取为在流体入口处的压电传感器测得的流体压力减去在流体出口处的压电传感器测得的流体压力;
4)流体流动方向上的长度取为在流体入口处的压电传感器和在流体出口处的压电传感器之间的距离;
5)流体黏度则根据试验用流体的商品基础数据表查得;
6)将上述物理量的数值代入 Darcy 定律,即求得纤维织物的单向面内渗透率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210301601.7A CN102778423B (zh) | 2012-08-22 | 2012-08-22 | 一种纤维织物单向面内渗透率测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210301601.7A CN102778423B (zh) | 2012-08-22 | 2012-08-22 | 一种纤维织物单向面内渗透率测试方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102778423A CN102778423A (zh) | 2012-11-14 |
CN102778423B true CN102778423B (zh) | 2015-04-01 |
Family
ID=47123407
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210301601.7A Active CN102778423B (zh) | 2012-08-22 | 2012-08-22 | 一种纤维织物单向面内渗透率测试方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102778423B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104297122B (zh) * | 2013-07-17 | 2017-02-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 天然纤维织物面内饱和渗透率的测量方法 |
CN103439235A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-11 | 西北工业大学 | 一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法 |
CN104897541B (zh) * | 2015-05-07 | 2017-04-19 | 中南大学 | 一种组合式多功能纤维织物面内渗透率综合测试装置 |
CN106872333A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-20 | 西北工业大学 | 一种纤维织物面内渗透率的测量方法及测量系统 |
CN109283111B (zh) * | 2018-09-20 | 2021-01-19 | 中国民用航空飞行学院 | 一种织物透水性能测试装置及测试方法 |
CN110779846B (zh) * | 2019-10-15 | 2021-02-19 | 北京航空航天大学 | 非饱和浸渍纤维/树脂预浸料的气体面内渗透率测试方法 |
CN112903562A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-04 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | 一种树脂基复合材料渗透率测试装置及测试方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1651899A (zh) * | 2005-02-25 | 2005-08-10 | 天津工业大学 | 一种纤维织物面外渗透率的测试方法 |
CN101051019A (zh) * | 2007-05-15 | 2007-10-10 | 北京航空航天大学 | 纤维铺层面内及厚度方向渗透率测试装置与饱和渗透率测试方法 |
CN102183444A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-09-14 | 中国商用飞机有限责任公司 | 在铺层面内方向上测试气体渗透率的测试装置及其方法 |
CN202735221U (zh) * | 2012-08-22 | 2013-02-13 | 山东大学 | 一种纤维织物单向面内渗透率测试装置 |
-
2012
- 2012-08-22 CN CN201210301601.7A patent/CN102778423B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1651899A (zh) * | 2005-02-25 | 2005-08-10 | 天津工业大学 | 一种纤维织物面外渗透率的测试方法 |
CN101051019A (zh) * | 2007-05-15 | 2007-10-10 | 北京航空航天大学 | 纤维铺层面内及厚度方向渗透率测试装置与饱和渗透率测试方法 |
CN102183444A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-09-14 | 中国商用飞机有限责任公司 | 在铺层面内方向上测试气体渗透率的测试装置及其方法 |
CN202735221U (zh) * | 2012-08-22 | 2013-02-13 | 山东大学 | 一种纤维织物单向面内渗透率测试装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
一种确定金属纤维毡相对渗透系数的方法;许佩敏等;《材料热处理技术》;20101231;第39卷(第24期);138-139 * |
纤维预制体铺层法向渗透率测定方法及影响因素的研究;阳小林;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20091231;18-19 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102778423A (zh) | 2012-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102778423B (zh) | 一种纤维织物单向面内渗透率测试方法 | |
CN102778424B (zh) | 一种纤维织物厚度方向渗透率测试装置和测试方法 | |
CN102809530B (zh) | 一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 | |
Michaud | A review of non-saturated resin flow in liquid composite moulding processes | |
Parseval et al. | A simple model for the variation of permeability due to partial saturation in dual scale porous media | |
Chang et al. | Dynamics of liquid imbibition through paper with intra-fibre pores | |
CN105486622B (zh) | 一种用于分析多孔介质中毛细作用的实验设备 | |
Lundström et al. | In‐plane permeability measurements on fiber reinforcements by the multi‐cavity parallel flow technique | |
CN106204304B (zh) | 一种砾岩油藏聚驱相对渗透率曲线的确定方法 | |
CN109752306A (zh) | 动荷载扰动过程岩石渗透率测试方法及其测试系统 | |
Lu et al. | Constant flow method for concurrently measuring soil-water characteristic curve and hydraulic conductivity function | |
CN101968419A (zh) | 油藏温度压力条件下测定岩心毛管压力和润湿性的方法 | |
Stadtfeld et al. | An experimental method to continuously measure permeability of fiber preforms as a function of fiber volume fraction | |
CN103954743B (zh) | 真空辅助成型工艺纤维织物压实特性及渗透率性能一体化测试装置 | |
CN102749277A (zh) | 一种黏性土试样的性能测试装置及其测试方法 | |
CN108982323A (zh) | 用于平板预成型体纤维渗透率的测量装置及其方法 | |
Shojaei et al. | An experimental study of saturated and unsaturated permeabilities in resin transfer molding based on unidirectional flow measurements | |
CN202735220U (zh) | 一种纤维织物厚度方向渗透率测试装置 | |
Young et al. | Permeability measurement of bidirectional woven glass fibers | |
CN202735221U (zh) | 一种纤维织物单向面内渗透率测试装置 | |
Kabachi et al. | Concurrent characterization of through-thickness permeability and compaction of fiber reinforcements | |
CN203224427U (zh) | 粗粒土渗透系数测量装置 | |
CN202735219U (zh) | 一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 | |
Yoon et al. | Vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) process incorporating gravitational effects: a closed-form solution | |
CN104297121B (zh) | 天然纤维织物面内非饱和渗透率的测量方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |