CN102809530B - 一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 - Google Patents
一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102809530B CN102809530B CN201210300720.0A CN201210300720A CN102809530B CN 102809530 B CN102809530 B CN 102809530B CN 201210300720 A CN201210300720 A CN 201210300720A CN 102809530 B CN102809530 B CN 102809530B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fabric
- piezoelectric sensor
- permeability
- die cavity
- die
- 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
Abstract
本发明公开了一种纤维织物径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径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径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,提供一种纤维织物径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。
本发明的纤维织物径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,分布在下模上,其中一个位于下模中心处,另外四个均匀分布在以下模中心处的压电传感器为圆心的圆周上(这四个压电传感器称为“外圈压电传感器”);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,所述纤维织物径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;所述注射口设置在上模或下模的中心处,溢料口设置在上模或下模的边缘。
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径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)外圈压电传感器与下模中心处的压电传感器之间的距离,记为流体流动方向上的长度(L),用H表示模腔的深度,则截面面积(A)是6.28LH;
3)纤维织物上的压力差(ΔP)则取为在下模中心处的压电传感器测得的流体压力减去外圈压电传感器测得的流体压力;
4)流体黏度(μ)则根据试验用流体的商品基础数据表查得;
5)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径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径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;第一压电传感器4位于下模1中心处,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均匀分布在以第一压电传感器4为圆心的圆周上(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称为“外圈压电传感器”);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,所述纤维织物径向面内渗透率测试装置还包括注射口10和溢料口11,所述注射口10设置在上模1的中心处,溢料口11设置在上模1的边缘;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径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)外圈压电传感器与下模中心处的压电传感器之间的距离,记为流体流动方向上的长度(L),用H表示模腔的深度,则截面面积(A)是6.28LH;3)纤维织物上的压力差(ΔP)则取为在下模中心处的压电传感器测得的流体压力减去外圈压电传感器测得的流体压力;4)流体黏度(μ)则根据试验用流体的商品基础数据表查得;5)将上述物理量的数值代入Darcy定律,即可求得纤维织物的径向面内渗透率(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 (6)
1.一种纤维织物径向面内渗透率测试装置,其特征是,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,分布在下模上,其中一个位于下模中心处,另外四个均匀分布在以下模中心处的压电传感器为圆心的圆周上;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,模腔厚度支架内侧贴密封胶条;所述纤维织物径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;所述注射口设置在上模或下模的中心处,溢料口设置在上模或下模的边缘;所述模腔厚度支架由相同或不同厚度的不锈钢框板组成;
所述上模上设有透视窗。
2.如权利要求1所述的纤维织物径向面内渗透率测试装置,其特征是,所述流体注射装置是树脂注射泵。
3.如权利要求1所述的纤维织物径向面内渗透率测试装置,其特征是,该测试装置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。
4.如权利要求3所述的纤维织物径向面内渗透率测试装置,其特征是,所述步骤(1)中,
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。
5.如权利要求3所述的纤维织物径向面内渗透率测试装置,其特征是,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。
6.如权利要求3所述的纤维织物径向面内渗透率测试装置,其特征是,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)外圈压电传感器与下模中心处的压电传感器之间的距离,记为流体流动方向上的长度L,用H表示模腔的深度,则截面面积是6.28LH;
3)纤维织物上的压力差则取为在下模中心处的压电传感器测得的流体压力减去外圈压电传感器测得的流体压力;
4)流体黏度则根据试验用流体的商品基础数据表查得;
5)将上述物理量的数值代入Darcy定律,即可求得纤维织物的径向面内渗透率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210300720.0A CN102809530B (zh) | 2012-08-22 | 2012-08-22 | 一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210300720.0A CN102809530B (zh) | 2012-08-22 | 2012-08-22 | 一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102809530A CN102809530A (zh) | 2012-12-05 |
CN102809530B true CN102809530B (zh) | 2014-11-05 |
Family
ID=47233291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210300720.0A Active CN102809530B (zh) | 2012-08-22 | 2012-08-22 | 一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102809530B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105717015A (zh) * | 2014-12-05 | 2016-06-29 | 核工业北京地质研究院 | 米级尺度裂隙岩体的渗透性能测试方法 |
CN105688681B (zh) * | 2016-01-31 | 2019-04-12 | 苏州博尔达生物科技有限公司 | 一种歧管、包含其的多孔薄膜的渗透率检测系统及方法 |
CN106841005B (zh) * | 2017-02-07 | 2019-04-30 | 湖南大学 | 测试液态复合材料渗透率的方法 |
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 (2)
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 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6532799B2 (en) * | 2000-01-18 | 2003-03-18 | Florida State University Research Foundation | System for in-situ and on-line monitoring of a perform layup process for liquid composite molding |
JP4809674B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2011-11-09 | 進 吉田 | 透気度試験機 |
-
2012
- 2012-08-22 CN CN201210300720.0A patent/CN102809530B/zh active Active
Patent Citations (2)
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 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
JP特开2007-178139A 2007.07.12 * |
刘井红等.径向法测量经编双轴向织物渗透率.《宇航材料工艺》.2007,(第1期), * |
张默.真空辅助树脂成型实时监测技术研究.《中国优秀硕士学位论文库》.2011,(第8期), * |
径向法测量经编双轴向织物渗透率;刘井红等;《宇航材料工艺》;20070731(第1期);56页左侧倒数第6行-倒数第19行及图2 * |
真空辅助树脂成型实时监测技术研究;张默;《中国优秀硕士学位论文库》;20110815(第8期);27页1-11行,29页倒数第1段-30页第2段及图4.1 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102809530A (zh) | 2012-12-05 |
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 | |
CN102809530B (zh) | 一种纤维织物径向面内渗透率测试装置 | |
CN102778424B (zh) | 一种纤维织物厚度方向渗透率测试装置和测试方法 | |
CN101819129B (zh) | 纤维织物面外渗透率的测试方法 | |
CN104964878A (zh) | 非饱和土多场耦合的三轴试验系统及其方法 | |
CN204789158U (zh) | 一种非饱和土多场耦合的三轴试验装置 | |
CN102706728A (zh) | 多功能循环施加吸力的非饱和土三轴试验装置及其方法 | |
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 | |
CN202735220U (zh) | 一种纤维织物厚度方向渗透率测试装置 | |
CN206161492U (zh) | 一种可实现变水压力作用的渗透装置 | |
CN103954743A (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 | |
CN202735221U (zh) | 一种纤维织物单向面内渗透率测试装置 | |
CN209707317U (zh) | 动荷载扰动过程岩石渗透率测试系统 | |
CN101162220B (zh) | 填埋气体和渗滤液传输过程的监测试验系统 | |
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 | |
Young et al. | Permeability measurement of bidirectional woven glass fibers | |
CN108240958B (zh) | 一种动水作用下的沥青路面渗水仪及其使用方法 | |
CN104297121B (zh) | 天然纤维织物面内非饱和渗透率的测量方法 | |
CN203350161U (zh) | 天然纤维织物面内渗透率的测量装置 | |
CN103276713A (zh) | 一种可原位评价饱和土渗透特征的环境孔压静力触探探头 | |
Barral et al. | Characterizing the gas permeability of natural and synthetic materials | |
CN103439235A (zh) | 一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法 | |
CN108872041B (zh) | 一种隧道管片防水层性能测试装置及试验方法 |
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 |