CN112454948B - 一种rfi工艺树脂膜预置方式的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，该方法包括以下步骤：对RFI工艺树脂膜预置方式进行分类并确定RFI工艺树脂膜预置方式的考虑因素；分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征；根据纤维预成型体的结构特征及树脂膜面密度，确定目标树脂膜预置方式。该RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法的目的是解决如何提高复杂结构纤维预成型体的树脂渗透成型的质量可靠性及成型效率的问题。

Description

一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法
技术领域
本发明涉及高性能树脂基复合材料低成本技术领域，具体涉及一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法。
背景技术
树脂膜渗透工艺(Resin Film Infusion简称RFI)是一种可以结合缝合、编织等对传统层合板结构进行三维增强的液体成型技术，所成型复合材料结构整体性好，抗冲击损伤能力强，且具有适合大尺寸壁板类构件整体成型的的优势，从而近年来得到越来越多的应用。RFI工艺的显著特点是采用干态纤维制备预成型体，树脂膜通过预置的方式与干态纤维预成型体组合，成型过程中在温度、压力作用下树脂熔融渗透干态纤维实现树脂对纤维的浸润，升温固化得到复合材料制件。RFI工艺中树脂膜的预置方式是影响树脂成功浸润干态纤维预成型体的一个重要环节。
RFI工艺所成型的复合材料制件多数为大尺寸的层合板缝合加筋壁板结构或者是三维编织结构，层合板结构、层合板缝合结构及三维编织结构的结构特点明显不同，甚至在同一制件的不同区域其结构特征也不尽相同，因此需要针对制件的具体结构特征等因素确定树脂膜预置方式，提高复杂结构纤维预成型体的树脂渗透成型的质量可靠性及成型效率均比较低。
因此，发明人提供了一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明实施例提供了一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，通过对RFI工艺的树脂膜预置方式进行分类，并分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征和树脂膜规格的适用性，根据纤维预成型体的结构特征和树脂膜面密度选择适宜的树脂膜预置方式，解决了如何提高复杂结构纤维预成型体的树脂渗透成型的质量可靠性及成型效率的问题。
(2)技术方案
本发明的实施例的提供了一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，该方法包括以下步骤：
对RFI工艺树脂膜预置方式进行分类并确定所述RFI工艺树脂膜预置方式的考虑因素；
分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征；
根据所述纤维预成型体的结构特征及树脂膜面密度，确定目标树脂膜预置方式。
进一步地，所述RFI工艺树脂膜预置方式包括层间预置方式和集中预置方式，所述层间预置方式包括A型层间预置方式和B型层间预置方式；其中，
所述A型层间预置方式为每层纤维织物的层间铺放一层或多层层间树脂膜；所述B型层间预置方式为多层所述纤维织物的层间铺放一层层间树脂膜。
进一步地，所述分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征，具体为：
分析具有厚度方向可分解特征的结构为可分解结构及具有厚度方向不可分解特征的结构为不可分解结构。
进一步地，所述根据所述纤维预成型体的结构特征，确定目标树脂膜预置方式，具体为：
当所述纤维预成型体的结构特征为所述不可分解结构时，采用所述集中预置方式铺放树脂膜；
当所述纤维预成型体的结构特征为所述可分解结构时，采用所述层间预置方式或所述集中预置方式铺放树脂膜。
进一步地，所述根据树脂膜面密度，确定目标树脂膜预置方式，具体为：
当所述纤维预成型体的结构特征为所述可分解结构且所述树脂膜面密度Wr满足第一设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为所述层间预置方式；否则，确定目标树脂膜预置方式为所述集中预置方式；
其中，所述第一设定条件为Wr≤3WR1/(N-1)；
WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]；
式中，WR1为树脂用量上限值，单位为g/m2；N为纤维织物的层数；Wf为纤维织物的面密度，单位为g/m2；ρf为纤维密度，单位为g/cm3；ρr为树脂密度，单位为g/cm3；Vf为纤维体积含量；△Vf1为纤维体积含量的下偏差。
进一步地，在所述确定目标树脂膜预置方式为所述层间预置方式后，还包括：
当所述树脂膜面密度Wr满足第二设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述A型层间预置方式；或，
当所述树脂膜面密度Wr满足第三设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述B型层间预置方式；
其中，所述第二设定条件为WR2/[m*(N-1)]≤Wr≤WR1/[m*(N-1)]；
所述第三设定条件为WR2/n≤Wr≤WR1/n；
WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]；
式中，WR2为树脂用量下限值，单位为g/m2；△Vf2为纤维体积含量的上偏差；m为正整数，n为所需铺放所述树脂膜的总层数。
进一步地，所述当所述树脂膜面密度Wr满足第二设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述A型层间预置方式，具体为：
m取值为1、2或3；当m取1时，计算所得的WR1/(N-1)小于所述树脂膜面密度Wr，即不满足所述第二条件，m无需再取2或3进行计算；
当m取1时计算所得的WR2/(N-1)大于所述树脂膜面密度Wr，m再取2或3进行计算。
进一步地，所述当所述树脂膜面密度Wr满足第三设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述B型层间预置方式，具体为：
n＝(N+1)/e，N≥3，e取值为2或3；
当计算所得的n的小数点后数值≤0.5时，取小数点前整数；当计算所得的n的小数点后数值＞0.5时，取小数点前整数+1。
进一步地，当所述树脂膜面密度Wr满足所述第二设定条件或所述第三设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为所述集中预置方式。
进一步地，所述确定目标树脂膜预置方式后，还包括：
按所述目标树脂膜预置方式铺放所述树脂膜。
(3)有益效果
综上，本发明通过对RFI工艺的树脂膜预置方式进行分类，并分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征和树脂膜规格的适用性，根据纤维预成型体的结构特征和树脂膜面密度选择适宜的树脂膜预置方式，便于不同结构的制件针对性的选择适宜的树脂膜预置方式，提高树脂浸润纤维预成型体的可靠性，满足RFI工艺成型复合材料的质量要求，通过分析现有树脂膜层间铺放的适用性和满足的条件，对适宜采用层间铺放的纤维预成型体或部分区域优先采用层间预置方式，缩短树脂渗透路程，提高树脂对纤维预成型体的渗透效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法中RFI工艺树脂膜预置方式示意图；
图3是本发明实施例提供的一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法中制件纤维预成型体的结构特征示意图；
图4是本发明实施例1中制件纤维预成型体的结构特征示意图；
图5是本发明实施例2中制件纤维预成型体的结构特征示意图；
图6是本发明实施例3中制件纤维预成型体的结构特征示意图。
图中：
1-可分解结构；101-T型筋可分解结构；102-蒙皮区可分解结构；103-帽型筋可分解结构；104-玻璃纤维可分解结构；2-不可分解结构；201-凸缘区不可分解结构；202-蒙皮区不可分解结构；203-三维编织不可分解结构；3-纤维织物；4-层间树脂膜；5-树脂膜；6-T型筋；7-蒙皮；8-帽型筋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是本发明实施例提供的的流程示意图，如图1所示，根据本发明的实施例提供了一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，该方法包括以下步骤：
S1、对RFI工艺树脂膜预置方式进行分类并确定RFI工艺树脂膜预置方式的考虑因素；
S2、分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征；
S3、根据纤维预成型体的结构特征及树脂膜面密度，确定目标树脂膜预置方式。
在该实施方式中，对RFI工艺的树脂膜预置方式进行分类，并分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征和树脂膜规格的适用性，根据纤维预成型体的结构特征和树脂膜面密度选择适宜的树脂膜预置方式。
作为一种优选的实施方式，在步骤S1中，RFI工艺树脂膜预置方式包括层间预置方式和集中预置方式，层间预置方式包括A型层间预置方式和B型层间预置方式；其中，
A型层间预置方式为每层纤维织物的层间铺放一层或多层层间树脂膜；B型层间预置方式为多层纤维织物的层间铺放一层层间树脂膜。
在该实施方式中，RFI工艺中树脂膜预置方式有两种类型：层间预置方式和集中预置方式。
其中，图2是本发明实施例提供的一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法中RFI工艺树脂膜预置方式示意图，如图2所示，层间预置方式是在纤维预成型体制备过程中铺贴纤维织物的同时在纤维织物的层间铺放层间树脂膜，层间预置方式树脂渗透路径短，树脂转移速度快，对纤维渗透可靠性较高，但纤维预成型体制备过程中树脂膜铺放时间较长，且需要具备与所采用的纤维织物面密度匹配的适用于RFI工艺的层间树脂膜。层间预置方式有两种方式：每层纤维织物的层间铺放1层或多层层间树脂膜，称为A型层间预置方式，多层纤维织物的层间铺放1层层间树脂膜，称为B型层间预置方式。对于纤维预成型体结构特点适合层间预置方式的，根据纤维织物面密度和已有树脂膜面密度在A型层间预置方式和B型层间预置方式中进行选择。
集中预置方式是在纤维预成型体制备完成后将所需的树脂膜铺放在预成型体一侧，树脂膜铺放效率高，但集中预置方式树脂渗透路径较长，对树脂粘度要求更为严格，要求所采用的树脂在树脂转移温度条件下有较低的粘度特性和较长的操作时间，而且对结构的厚度有一定限制。
层间预置方式和集中预置方式均有各自的优势，选择层间预置方式还是集中预置方式需要考虑制件纤维预成型体的具体结构特征、树脂膜面密度现有规格。从结构特征考虑，有的纤维预成型体必须采用集中预置方式，有的可以采用两种方式。从已具备的树脂膜规格考虑，有的必须采用集中预置方式，有的可以采用两种方式。应用中首先需要分析制件纤维预成型体的具体结构特征，从制件纤维预成型体的结构特征角度确定两种树脂膜预置方式的适用性。如果纤维预成型体结构特征允许采用层间预置方式，需要进一步分析现有已具备的树脂膜规格是否满足层间铺放条件。如果纤维预成型体结构特征或部分区域的结构特征适合层间铺放且具备满足层间铺放条件的树脂膜，优先选择层间预置方式。
作为一种优选的实施方式，在步骤S2中，分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征，具体为：
分析具有厚度方向可分解特征的结构为可分解结构及具有厚度方向不可分解特征的结构为不可分解结构。
在该实施方式中，RFI工艺所成型制件的纤维预成型体结构通常可分为层合结构、缝合结构、编织结构或同时采用其中两种或三种组合形成的组合结构，层合结构是将纤维织物经过铺叠而成，在层合结构基础上将多层纤维织物在厚度方向用缝线进行缝合形成缝合结构，编织结构是将增强纤维互相交织形成的三维整体结构。其中，层合结构厚度方向没有纤维增强，具有厚度方向可分解的特征，而缝合结构和编织结构在厚度方向通过纤维进行了增强，具有厚度方向不可分解的特征。由缝合结构或编织结构和层合结构组成的组合结构具有部分区域或部分厚度可分解、部分区域或部分厚度不可分解的特征。具有厚度方向可分解特征的称为可分解结构，具有厚度方向不可分解特征的称为不可分解结构。
作为一种优选的实施方式，在步骤S3中，根据纤维预成型体的结构特征，确定目标树脂膜预置方式，具体为：
当纤维预成型体的结构特征为不可分解结构时，采用集中预置方式铺放树脂膜；
当纤维预成型体的结构特征为可分解结构时，采用层间预置方式或集中预置方式铺放树脂膜。
在该实施方式中，从结构特征考虑，编织结构、缝合结构及组合结构中具有厚度方向不可分解特征的区域即不可分解结构，树脂膜铺放需要采用集中预置方式；层合结构及组合结构中具有厚度方向可分解特征的可分解结构，从预成型体结构特征角度树脂膜铺放可以采用层间预置方式或集中预置方式。这种情况下，需要进一步分析现有已具备的树脂膜规格是否满足层间预置条件。
作为一种优选的实施方式，在步骤S3中，根据树脂膜面密度，确定目标树脂膜预置方式，具体为：
当纤维预成型体的结构特征为可分解结构且树脂膜面密度Wr满足第一设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为层间预置方式；否则，确定目标树脂膜预置方式为集中预置方式；
其中，第一设定条件为Wr≤3WR1/(N-1)；
第一公式：WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]；
式中，WR1为树脂用量上限值，单位为g/m2；N为纤维织物的层数；Wf为纤维织物的面密度，单位为g/m2；ρf为纤维密度，单位为g/cm3；ρr为树脂密度，单位为g/cm3；Vf为纤维体积含量；△Vf1为纤维体积含量的下偏差。
在该实施方式中，根据树脂膜面密度选择树脂膜预置方式：
d1.树脂膜面密度满足层间预置方式的必要条件
可分解结构是具备可以采用层间预置方式的必要条件之一，尚需要根据已具备树脂膜的面密度进一步确认采用层间预置方式的可行性。
对可分解结构按纤维织物层数划分不同层数的区域，针对不同层数区域，按第一公式输入所采用的纤维织物的面密度Wf、纤维织物层数N、纤维密度ρf、树脂密度ρr、要求的制件纤维体积含量Vf、纤维体积含量偏差△Vf1计算不同层数区域的树脂用量极限值WR1。
d2.两种层间预置方式的选择
对满足第一设定条件的层合结构及组合结构中具有厚度方向可分解特征的可分解结构，可以选择采用层间预置方式。但选择采用A型层间预置方式还是采用B型层间预置方式，需要进一步通过第二设定条件或第三设定条件进行确认，对可分解结构按纤维织物层数划分不同层数的区域，针对不同层数区域，按第二公式分别输入所采用的纤维织物的面密度Wf、纤维织物层数N、纤维密度ρf、树脂密度ρr、要求的制件纤维体积含量Vf、纤维体积含量偏差△Vf2，计算不同层数区域的树脂用量极限值WR2。
满足第二设定条件的选择A型层间预置方式，满足第三设定条件的选择B型层间预置方式。
作为一种优选的实施方式，在确定目标树脂膜预置方式为层间预置方式后，还包括：
当树脂膜面密度Wr满足第二设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为A型层间预置方式；或，
当树脂膜面密度Wr满足第三设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为B型层间预置方式；
其中，第二设定条件为WR2/[m*(N-1)]≤Wr≤WR1/[m*(N-1)]；
第三设定条件为WR2/n≤Wr≤WR1/n；
第二公式：WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]；
式中，WR2为树脂用量下限值，单位为g/m2；△Vf2为纤维体积含量的上偏差；m为正整数，n为所需铺放树脂膜的总层数。
作为一种优选的实施方式，当树脂膜面密度Wr满足第二设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为A型层间预置方式，具体为：
m取值为1、2或3；当m取1时，计算所得的WR1/(N-1)小于树脂膜面密度Wr，即不满足第二条件，m无需再取2或3进行计算；
当m取1时计算所得的WR2/(N-1)大于树脂膜面密度Wr，m再取2或3进行计算。
作为一种优选的实施方式，当树脂膜面密度Wr满足第三设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为B型层间预置方式，具体为：
n＝(N+1)/e，N≥3，e取值为2或3；
当计算所得的n的小数点后数值≤0.5时，取小数点前整数；当计算所得的n的小数点后数值＞0.5时，取小数点前整数+1。
作为一种优选的实施方式，当树脂膜面密度Wr满足第二设定条件或第三设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为集中预置方式。
作为一种优选的实施方式，在步骤S3，确定目标树脂膜预置方式后，还包括：
按目标树脂膜预置方式铺放树脂膜。
相比于现有技术，本发明实施例提供的RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法具有如下优点：
(1)将适用于RFI工艺的多种结构形式的纤维预成型体按厚度方向可分解和不可分解的特征归类为可分解结构和不可分解结构两大类别，针对两大类别的结构特点便于梳理树脂膜预置方式的选择方法；
(2)根据纤维预成型体结构特点选择树脂膜预置方式，便于不同结构的制件针对性的选择适宜的树脂膜预置方式，提高树脂浸润纤维预成型体的可靠性，满足RFI工艺成型复合材料的质量要求；
(3)通过分析现有树脂膜层间铺放的适用性和满足的条件，对适宜采用层间铺放的纤维预成型体或部分区域优先采用层间预置方式，缩短树脂渗透路程，提高树脂对纤维预成型体的渗透效率；
(4)对可分解结构和不可分解结构并存的组合结构预成型体的不同区域采用层间预置和集中预置方式相结合的树脂膜预置方式，实现复杂结构件、大厚度制件的RFI树脂膜渗透成型。
下面以具体实施例来说明本发明
实施例1
带有六根T型加筋的壁板结构，T型筋6的凸缘与蒙皮7缝合，通过RFI工艺成型，纤维预成型体采用面密度为160g/m2的纤维织物3进行铺叠，蒙皮7的层数为二十五层，T型筋6的纤维织物3的层数为十六层，纤维密度1.76g/cm3，树脂密度1.24g/cm3，纤维体积含量要求57％，公差±3％，具备面密度620g/m2一种规格的树脂膜。树脂膜预置方式选择方法如下：
(a)RFI工艺树脂膜预置方式分类及选择预置方式需考虑的因素
对于RFI工艺中有两种常用的树脂膜预置方式：层间预置方式和集中预置方式。首先分析制件纤维预成型体的具体结构特征，从制件纤维预成型体的结构特征角度确定两种树脂膜预置方式的适用性。对于纤维预成型体结构特征允许采用层间预置方式，进一步分析现有已具备的树脂膜规格是否满足层间预置方式的条件。如果纤维预成型体结构或部分区域适合层间铺放且具备满足层间铺放条件的树脂膜，优先选择层间预置方式。
(b)制件纤维预成型体的结构特征分析
制件采用纤维织物3铺叠，部分区域铺叠后缝合，属于层合结构与缝合结构形成的组合结构，具有部分区域可分解、部分区域不可分解的结构特征，T型筋6的凸缘与蒙皮7的缝合区为不可分解结构1，如图3所示，阴影区域凸缘区不可分解结构201，其余区域为可分解结构1，分别为T型筋可分解结构101和蒙皮区可分解结构102。
(c)根据制件纤维预成型体结构特征选择树脂膜预置方式
制件在图3中阴影区所示，T型筋6的凸缘与蒙皮7的缝合区即凸缘区不可分解结构2，树脂膜铺放需要采用集中预置方式。
图3中，制件T型筋6阴影区之外的区域和蒙皮7阴影区之外的区域，即T型筋可分解结构101和蒙皮区可分解结构102，从预成型体结构特征角度树脂膜铺放可以采用层间预置方式或集中预置方式，需要根据步骤(d)进行分析，确定是否适合采用层间预置方式，以及适合采用A型层间预置方式还是B型层间预置方式。
(d)根据树脂膜面密度选择树脂膜预置方式
制件的T型筋可分解结构101和蒙皮区可分解结构102，具备可以采用层间预置方式的必要条件，需要根据已具备树脂膜的面密度进一步确认采用层间预置方式的可行性。
分别对制件的T型筋可分解结构101以及蒙皮可分解结构102，按纤维织物3的层数划分区域，T型筋可分解结构101有纤维织物3为十六层，蒙皮可分解结构102有纤维织物3为二十五层，制件有十六层和二十五层两个层数不同的可分解结构1，按第一公式和第二公式，针对两个不同层数的T型筋可分解结构101以及蒙皮区可分解结构102，分别输入所采用的纤维织物3的面密度Wf、层数N、纤维密度ρf、树脂密度ρr、要求的制件纤维体积含量Vf、纤维体积含量偏差(△Vf1，△Vf2)，计算不同层数区域的树脂用量极限值WR1和WR2。
T型筋可分解结构101：
第一公式，上限值：WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]＝16*(1-57％+3％)*160*1.24/[(57％-3％)*1.76)]＝1536.4g/m2；
第二公式，下限值：WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]＝16*(1-57％-3％)*160*1.24/[(57％+3％)*1.76)]＝1202.4g/m2；
按第一设定条件计算采用层间预置方式树脂膜面密度Wr满足的条件。
第一设定条件中：3*WR1/(N-1)＝3*1536.4/(16-1)＝307.3g/m2。
现有树脂膜面密度Wr＝620g/m2＞307.3g/m2，按第一设定条件不满足采用层间预置方式的必要条件，T型筋可分解结构101必须采用集中预置方式。
蒙皮可分解结构102：
第一公式，上限值：WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]＝25*(1-57％+3％)*160*1.24/[(57％-3％)*1.76)]＝2400.7g/m2；
第二公式，下限值：WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]＝25*(1-57％-3％)*160*1.24/[(57％+3％)*1.76]＝1878.8g/m2；
按第一设定条件计算采用层间预置方式树脂膜面密度Wr满足的条件。
第一设定条件中：3*WR1/(N-1)＝3*2400.7/(25-1)＝300.1g/m2。
现有树脂膜面密度Wr＝620g/m2＜300.1g/m2，按第一设定条件不满足采用层间预置方式的必要条件，蒙皮区可分解结构102必须采用集中预置方式。
(e)综合考虑预成型体特征和树脂膜面密度，确定制件树脂膜预置方式，制备纤维预成型体，按选择的树脂预置方式铺放树脂膜。
在图3中，阴影区域即凸缘区不可分解结构201，采用树脂膜集中预置方式，制件图3中阴影区域之外的T型筋可分解结构101以及蒙皮区可分解结构102虽然从预成型体结构特征角度可以采用层间预置方式，但因为不具备面密度满足第一设定条件的树脂膜，仍需采用树脂膜集中预置方式，综合考虑制件的结构特征和树脂膜面密度，T型筋6的壁板在预成型体制备完成后进行树脂膜预置。
实施例2
带有四根帽型加筋的壁板结构，蒙皮周边及帽型筋8凸缘与蒙皮7缝合，通过RFI工艺成型，纤维预成型体采用面密度为190g/m2的纤维织物3进行铺叠，蒙皮的纤维织物3的层数为二十层，帽型筋8的纤维织物3的层数为十二层，纤维密度1.8g/cm3，树脂密度1.24g/cm3，纤维体积含量要求58％，公差±3％，具备面密度620g/m2和105g/m2两种规格的树脂膜。树脂膜预置方式选择方法如下：
(a)RFI工艺树脂膜预置方式分类及选择预置方式需考虑的因素
对于RFI工艺中两种树脂膜预置方式：层间预置方式和集中预置方式。首先分析制件纤维预成型体的具体结构特征，从制件纤维预成型体的结构特征角度确定两种树脂膜预置方式的适用性。对于纤维预成型体结构特征允许采用层间预置方式，进一步分析现有已具备的树脂膜规格是否满足层间铺放条件。如果纤维预成型体结构或部分区域适合层间铺放且具备满足层间铺放条件的树脂膜，优先选择层间预置方式。
(b)制件纤维预成型体的结构特征分析
制件采用纤维织物3铺叠，部分区域铺叠后缝合，属于层合结构与缝合结构形成的组合结构，具有部分区域可分解、部分区域不可分解的结构特征，蒙皮7周边缝合区和帽型筋8凸缘与蒙皮7的缝合区为不可分解结构2，如图4所示，阴影区域蒙皮区不可分解结构202和凸缘区不可分解结构201，其余区域为可分解结构1，分别为帽型筋可分解结构103和蒙皮区可分解结构102。
(c)根据制件纤维预成型体结构特征选择树脂膜预置方式
图4中阴影区所示蒙皮7周边缝合区和帽型筋8凸缘与蒙皮7的缝合区，即蒙皮区不可分解结构202和凸缘区不可分解结构201，树脂膜铺放需要采用集中预置方式。
图4中，帽型筋8凸缘之外的帽顶和帽两侧的区域、以及蒙皮7阴影区之外的区域，即帽型筋可分解结构103和蒙皮区可分解结构102，从预成型体结构特征角度树脂膜铺放可以采用层间预置方式或集中预置方式，需要根据步骤(d)进行分析，确定是否适合采用层间预置方式，以及适合采用A型层间预置方式还是B型层间预置方式。
(d)根据树脂膜面密度选择树脂膜预置方式
d1.树脂膜面密度满足层间预置方式的必要条件
制件的帽型筋可分解结构103和蒙皮可分解结构102具备可以采用层间预置方式的必要条件，需要根据已具备树脂膜的面密度进一步确认采用层间预置方式的可行性。
分别对制件的帽型筋可分解结构103以及蒙皮可分解结构102，按纤维织物3的层数划分区域，帽型筋可分解结构103的纤维织物3为十二层，蒙皮区可分解结构102的纤维织物3为二十四层，制件有十二层和二十四层两个层数不同的可分解结构1)，按第一公式和第二公式，针对两个不同层数的帽型筋可分解结构103以及蒙皮区可分解结构102分别输入所采用的纤维织物3的面密度Wf、层数N、纤维密度ρf、树脂密度ρr、要求的制件纤维体积含量Vf、纤维体积含量偏差(△Vf1，△Vf2)，计算不同层数区域的树脂用量极限值WR1和WR2。
帽型筋可分解结构103：
第一公式，上限值：WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]＝12*(1-58％+3％)*190*1.24/[(58％-3％)*1.8)]＝1285.1g/m2；
第二公式，下限值：WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]＝12*(1-58％-3％)*190*1.24/[(58％+3％)*1.8)]＝1004.2g/m2；
按第一设定条件计算采用层间预置方式树脂膜面密度Wr满足的条件。
第一设定条件中：3*WR1/(N-1)＝3*1285.1/(12-1)＝350.5g/m2
现有树脂膜面密度Wr＝105g/m2＜350.5g/m2，按第一设定条件满足采用层间预置方式的必要条件，帽型筋可分解结构103可以采用层间预置方式。
蒙皮区可分解结构102：
第一公式，上限值：WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]＝24*(1-58％+3％)*190*1.24/((58％-3％)*1.8))＝2570.2g/m2；
第二公式，下限值：WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]＝24*(1-58％-3％)*190*1.24/[(58％+3％)*1.8)]＝2008.4g/m2；
按第一设定条件计算采用层间预置方式树脂膜面密度Wr满足的条件。
第一设定条件中：3*WR1/(N-1)＝3*2580.2/(24-1)＝335.2g/m2
现有树脂膜面密度Wr＝105g/m2＜335.2g/m2，按第一设定条件满足采用层间预置方式的必要条件，蒙皮区可分解结构102可以采用层间预置方式。
d2.两种层间预置方式的选择
对满足第一设定条件的帽型筋可分解结构103和蒙皮区可分解结构102，可以选择采用层间预置方式。但选择采用A型层间预置方式还是采用B型层间预置方式需要进一步通过第二设定条件或第三设定条件进行确认，满足第二设定条件的选择A型层间预置方式，满足第三设定条件的选择B型层间预置方式。
帽型筋可分解结构103：
第二设定条件中，m＝1时：
WR1/[m*(N-1)]＝1285.1/(12-1)＝116.8g/m2；
WR2/[m*(N-1)]＝1004.2/(12-1)＝91.3g/m2；
Wr＝105g/m2，m＝1时91.3g/m2≤Wr≤116.8g/m2，满足第二设定条件，帽型筋可分解结构103可以选择层间预置方式，采用一层面密度105g/m2的树脂膜均匀铺放于纤维织物的每个层间。
蒙皮区可分解结构102：
第二设定条件中，m＝1时：
WR1/[m*(N-1)]＝2570.2/(24-1)＝111.7g/m2；
WR2/[m*(N-1)]＝2008.4/(24-1)＝87.3g/m2；
Wr＝105g/m2，m＝1时87.3g/m2≤Wr≤111.7g/m2，满足第二设定条件，蒙皮区可分解结构102可以选择层间预置方式，采用一层面密度105g/m2的树脂膜均匀铺放于纤维织物的每个层间。
制件的帽型筋可分解结构103和蒙皮区可分解结构102均满足第一设定条件和第二设定条件要求，树脂膜可以选择按A型层间预置方式铺放。
(e)综合考虑预成型体特征和树脂膜面密度，确定制件树脂膜预置方式，制备纤维预成型体，按选择的树脂预置方式铺放树脂膜。
综合考虑制件的结构特征和树脂膜面密度，蒙皮7两端及帽型筋8凸缘与蒙皮7缝合区域，如图4中所示阴影区，为蒙皮区不可分解结构202和凸缘区不可分解结构201，采用树脂膜集中预置方式，在预成型体制备完成后进行树脂膜预置。对于制件的帽型筋可分解结构103和蒙皮区可分解结构102，现有树脂膜满足第一设定条件，优先选择层间预置方式，同时，帽型筋可分解结构103和蒙皮区可分解结构102均满足第二设定条件，均采用A型层间预置方式，在预成型体制备过程中采用一层面密度105g/m2的树脂膜均匀铺放于纤维织物的每个层间进行树脂膜预置。
实施例3
玻璃纤维织物与三维编织体组成的的组合结构，厚度方向由五十六层玻璃纤维织物3与面密度35kg/m2的三维编织体组合而成，通过RFI工艺成型，纤维织物3面密度100g/m2，纤维密度2.2g/cm3，树脂密度1.24g/cm3，纤维体积含量要求56.5％，公差±2％，具备面密度125g/m2和1240g/m2两种规格的树脂膜。树脂膜预置方式选择方法如下：
(a)RFI工艺树脂膜预置方式分类及选择预置方式需考虑的因素
对于RFI工艺中层间预置方式和集中预置方式两种树脂膜预置方式的选择，需要考虑制件纤维预成型体的具体结构特征、树脂膜面密度现有规格两方面因素。首先分析制件纤维预成型体的具体结构特征，从制件纤维预成型体的结构特征角度确定两种树脂膜预置方式的适用性。对于纤维预成型体结构特征允许采用层间预置方式，进一步分析现有已具备的树脂膜规格是否满足层间铺放条件。如果纤维预成型体结构或部分区域适合层间铺放且具备满足层间铺放条件的树脂膜，优先选择层间预置方式。
(b)制件纤维预成型体的结构特征分析
制件厚度方向一部分如图5虚线框中所示，采用纤维织物3铺叠形成的玻璃纤维层合结构，一部分厚度采用三维编织形成的三维编织结构，属于部分厚度的层合结构与部分厚度编织结构形成的组合结构，具有部分厚度可分解、部分厚度不可分解的特征，三维编织结构属于不可分解结构2，厚度方向其余部分为层合结构属于玻璃纤维可分解结构104。
(c)根据制件纤维预成型体结构特征选择树脂膜预置方式
制件中占部分厚度的三维编织不可分解结构203，树脂膜铺放需要采用集中预置方式。
制件中玻璃纤维织物铺叠形成的玻璃纤维可分解结构104，从预成型体结构特征角度树脂膜铺放可以采用层间预置方式，需要根据步骤(d)进行分析，确定是否适合采用层间预置方式，以及适合采用A型层间预置方式还是B型层间预置方式。
(d)根据树脂膜面密度选择树脂膜预置方式
d1.树脂膜面密度满足层间预置方式的必要条件
制件中玻璃纤维可分解结构104，具备可以采用层间预置方式的必要条件，需要根据已具备树脂膜的面密度进一步确认采用层间预置方式的可行性。
玻璃纤维可分解结构104的纤维织物3的层数为五十六层，按第一公式和第二公式，针对该层数输入所采用的纤维织物3的面密度Wf、层数N、纤维密度ρf、树脂密度ρr、要求的制件纤维体积含量Vf、纤维体积含量偏差(△Vf1，△Vf2)，计算该厚度区的树脂用量极限值WR1和WR2。
玻璃纤维可分解结构104：
第一公式，上限值：WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]＝56*(1-56.5％+2％)*100*1.24/[(56.5％-2％)*2.2)]＝2635.1g/m2；
第二公式，下限值：WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]＝56*(1-56.5％-2％)*100*1.24/[(56.5％+2％)*2.2)]＝2239.1g/m2；
按第一设定条件计算采用层间预置方式树脂膜面密度Wr满足的条件。
第一设定条件中：3*WR1/(N-1)＝3*2635.1/(56-1)＝143.7g/m2。
现有树脂膜面密度Wr＝125g/m2＜143.7g/m2，按第一设定条件玻璃纤维可分解结构104可以采用层间预置方式。
d2.两种层间预置方式的选择
对满足第一设定条件的玻璃纤维可分解结构104可以选择采用层间预置方式。但选择采用A型层间预置方式还是采用B型层间预置方式需要进一步通过第二设定条件或第三设定条件进行确认，满足第二设定条件的选择A型层间预置方式，满足第三设定条件的选择B型层间预置方式。
玻璃纤维可分解结构104：
第二设定条件中，m＝1时：
WR1/[m*(N-1)]＝2635.1/(56-1)＝47.9g/m2；
WR2/[m*(N-1)]＝2239.1/(56-1)＝40.7g/m2；
Wr＝125g/m2＞47.9g/m2，Wr不满足第二设定条件，不能采用A型层间预置方式。
第三设定条件中，e取2时，n＝(N+1)/e＝(56+1)/2＝28.5，计算的小数点后的数值≤0.5，取小数点前整数28，此时：
WR1/n＝2635.1/28＝94.1g/m2；
WR2/n＝2239.1/28＝80.0g/m2；
e取2时，现有树脂膜不满足80.0g/m2≤Wr≤94.1g/m2。
e取3时，n＝(N+1)/e＝(56+1)/3＝19，此时：
WR1/n＝2635.1/19＝138.7g/m2；
WR2/n＝2239.1/19＝117.8g/m2；
e取3时，现有树脂膜面密度Wr＝125g/m2，满足117.8g/m2≤Wr≤138.7g/m2第三设定条件的要求，第一层纤维织物3与第二层纤维织物3间铺放一层面密度Wr＝125g/m2的层间树脂膜4，后续每三层纤维织物3铺放一层层间树脂膜4。
制件的玻璃纤维可分解结构104满足第一设定条件和第三设定条件的要求，可以选择层间预置方式，树脂膜按B型层间预置方式铺放。
(e)综合考虑预成型体特征和树脂膜面密度，确定制件树脂膜预置方式，制备纤维预成型体，按选择的树脂预置方式铺放树脂膜。
综合考虑制件的结构特征和树脂膜面密度，制件的三维编织不可分解结构203，采用树脂膜集中预置方式，树脂膜5在预成型体制备完成后进行预置。制件的玻璃纤维可分解结构104从结构特征考虑可以选择层间预置方式，分析现有树脂膜面密度满足第一设定条件和第三设定条件，采用B型层间预置方式，在预成型体制备过程中，第一层纤维织物3与第二层纤维织物3间铺放一层面密度Wr＝125g/m2的层间树脂膜4，后续每三层纤维织物3铺放一层层间树脂膜4。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
对RFI工艺树脂膜预置方式进行分类并确定所述RFI工艺树脂膜预置方式的考虑因素；
分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征；
根据所述纤维预成型体的结构特征及树脂膜面密度，确定目标树脂膜预置方式；
所述RFI工艺树脂膜预置方式包括层间预置方式和集中预置方式，所述层间预置方式包括A型层间预置方式和B型层间预置方式；其中，
所述A型层间预置方式为每层纤维织物的层间铺放一层或多层层间树脂膜；所述B型层间预置方式为多层所述纤维织物的层间铺放一层层间树脂膜；
所述集中预置方式为在纤维预成型体制备完成后将所需的树脂膜铺放在预成型体的外表面；
所述分析RFI工艺所成型制件的纤维预成型体的结构特征，具体为：
分析具有厚度方向可分解特征的结构为可分解结构及具有厚度方向不可分解特征的结构为不可分解结构；
所述根据所述纤维预成型体的结构特征，确定目标树脂膜预置方式，具体为：
当所述纤维预成型体的结构特征为所述不可分解结构时，采用所述集中预置方式铺放树脂膜；
当所述纤维预成型体的结构特征为所述可分解结构时，采用所述层间预置方式或所述集中预置方式铺放树脂膜。
2.根据权利要求1所述的RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，其特征在于，所述根据树脂膜面密度，确定目标树脂膜预置方式，具体为：
当所述纤维预成型体的结构特征为所述可分解结构且所述树脂膜面密度Wr满足第一设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为所述层间预置方式；否则，确定目标树脂膜预置方式为所述集中预置方式；
其中，所述第一设定条件为Wr≤3WR1/(N-1)；
WR1＝N*(1-Vf-△Vf1)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf1)*ρf)]；
式中，WR1为树脂用量上限值，单位为g/m2；N为纤维织物的层数；Wf为纤维织物的面密度，单位为g/m2；ρf为纤维密度，单位为g/cm3；ρr为树脂密度，单位为g/cm3；Vf为纤维体积含量；△Vf1为纤维体积含量的下偏差。
3.根据权利要求2所述的RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，其特征在于，在所述确定目标树脂膜预置方式为所述层间预置方式后，还包括：
当所述树脂膜面密度Wr满足第二设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述A型层间预置方式；或，
当所述树脂膜面密度Wr满足第三设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述B型层间预置方式；
其中，所述第二设定条件为WR2/[m*(N-1)]≤Wr≤WR1/[m*(N-1)]；
所述第三设定条件为WR2/n≤Wr≤WR1/n；
WR2＝N*(1-Vf-△Vf2)*Wf*ρr/[(Vf+△Vf2)*ρf)]；
式中，WR2为树脂用量下限值，单位为g/m2；△Vf2为纤维体积含量的上偏差；m为正整数，n为所需铺放所述树脂膜的总层数。
4.根据权利要求3所述的RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，其特征在于，所述当所述树脂膜面密度Wr满足第二设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述A型层间预置方式，具体为：
m取值为1、2或3；当m取1时，计算所得的WR1/(N-1)小于所述树脂膜面密度Wr，即不满足所述第二设定 条件，m无需再取2或3进行计算；
当m取1时计算所得的WR2/(N-1)大于所述树脂膜面密度Wr，m再取2或3进行计算。
5.根据权利要求3所述的RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，其特征在于，所述当所述树脂膜面密度Wr满足第三设定条件时，确定所述目标树脂膜预置方式为所述B型层间预置方式，具体为：
n＝(N+1)/e，N≥3，e取值为2或3；当计算所得的n的小数点后数值≤0 .5时，取小数点前整数；当计算所得的n的小数点后数值＞0.5时，取小数点前整数+1。
6.根据权利要求3所述的RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，其特征在于，当所述树脂膜面密度Wr满足所述第二设定条件或所述第三设定条件时，确定目标树脂膜预置方式为所述集中预置方式。
7.根据权利要求1所述的RFI工艺树脂膜预置方式的确定方法，其特征在于，所述确定目标树脂膜预置方式后，还包括：按所述目标树脂膜预置方式铺放所述树脂膜。
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