纤维复合材料预制件渗透性能的结构相关性建模与浸润缺陷控制

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，构建纤维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。本项目采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，开展了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，重点分析了纤维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，建立了渗透率及其分布与结构相关性的数学模型，进而数值模拟了树脂的细观与宏观浸润行为，揭示了复合材料浸润缺陷的形成机理与规律，发展了浸润缺陷的形成判据与控制方法，从而促进了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。