采用調(diào)制式差示掃描量熱技術(shù)(MDSC)實現(xiàn)了碳纖維/環(huán)氧預浸料固化過程中的熱導率(垂直纖維方向和平行纖維方向)測定。在實基礎(chǔ)上建立了預浸料固化過程中的熱導率二元二次函數(shù)模型,確定了熱導率隨溫度及固化度變化的函數(shù)關(guān)系。結(jié)果表明,T800/環(huán)氧預浸料沿纖維方向的熱導率為1.15-1.40W/(m.K),垂直纖維方向熱導率為0.85-1.25 W/(m.K)。在相同溫度下,預浸料的熱導率值隨固化度的增大而減小;在相同固化度條件下,預浸料的熱導率值隨溫度的升高而增大。驗證結(jié)果表明,將擬合得到熱導率二元二次函數(shù)關(guān)系用于預浸料固化過程的數(shù)值模擬時,將提高參數(shù)的準確性。
碳纖維/環(huán)氧預浸料的熱壓罐固化過程中,熱壓罐提供外部熱源,在構(gòu)件內(nèi)部由于環(huán)氧樹脂的固化反應也將產(chǎn)生熱量,因此,構(gòu)件內(nèi)部的溫度分布不僅依賴于外熱源,還與樹脂固化反應的放熱量有關(guān)。這兩部分熱流的共同作用可能會導致構(gòu)形復雜的復合材料結(jié)構(gòu)局部溫度較高,從而形成復雜的溫度場分布,結(jié)果將導致非均勻固化影響構(gòu)件質(zhì)量。
熱導率是材料傳熱能力的量度,決定著固化過程中熱量流動。在碳纖維/環(huán)氧預浸料固化過程中,隨著固化度的增加預浸料的熱導率(K)也隨之變化。因此,通過實驗準確測定預浸料固化過程中的熱導率變化規(guī)律,對于采用數(shù)值模擬技術(shù)準確預報固化過程中的溫度場分布并最終指導工藝優(yōu)化有著積極的意義。
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