连续纤维热塑性预浸丝材拉挤制备过程中纤维弯曲变形与损伤阈值的流固耦合研究

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作者 于颖 来子超 王玉 《机电工程技术》 2026年第3期1-5,30,共6页

在用于增材制造的连续纤维增强热塑性预浸丝材多道模拉挤成型过程中,纤维在高黏度树脂流动与模具约束的共同作用下易发生屈曲与损伤,进而影响成型稳定性与力学性能。针对多道模拉挤过程中非牛顿树脂流动、热传递及纤维受力行为耦合机理... 在用于增材制造的连续纤维增强热塑性预浸丝材多道模拉挤成型过程中,纤维在高黏度树脂流动与模具约束的共同作用下易发生屈曲与损伤,进而影响成型稳定性与力学性能。针对多道模拉挤过程中非牛顿树脂流动、热传递及纤维受力行为耦合机理不清的问题,基于有限元方法与Carreau黏度模型,构建了耦合温度场、流场与应力场的多物理场流固耦合数值模型,用于分析工艺参数对纤维成型行为的影响规律。采用单向流固耦合策略实现树脂流动载荷向纤维结构的传递,并在不同拉挤速度、模具温度及模具结构参数条件下开展数值仿真,进一步结合预浸丝制备实验以及对应丝材的力学性能测试。在稳定制备出拉伸强度为1047.7 MPa的高性能预浸丝材基础上,确定了纤维发生损伤的临界弯曲变形区间,并提出了以等效弹性应变1.078×10^(-3)作为适用于连续稳定制备的纤维弯曲变形阈值,为多道模拉挤工艺参数优化与模具系统设计提供了定量依据。 展开更多

关键词 预浸丝 纤维损伤 热塑性树脂 有限元仿真 3D打印

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连续碳纤维增强聚醚醚酮预浸丝制备及增材制造应用研究进展

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作者 陈艳雷 王宏晓 +4 位作者 郭嘉仪 朱登洁 李鑫鹏 冯欣雨 惠延波 《工程塑料应用》 北大核心 2026年第1期193-199,206,共8页

连续碳纤维增强聚醚醚酮(CCF/PEEK)复合材料因高耐热性与可回收加工性,正成为高端结构件增材制造的重要材料。介绍了CCF/PEEK预浸丝的熔融浸渍拉挤、喷嘴内原位浸渍与粉末浸渍复合三种成型工艺,回顾了模具温度、牵引速度、纤维体积分数... 连续碳纤维增强聚醚醚酮(CCF/PEEK)复合材料因高耐热性与可回收加工性,正成为高端结构件增材制造的重要材料。介绍了CCF/PEEK预浸丝的熔融浸渍拉挤、喷嘴内原位浸渍与粉末浸渍复合三种成型工艺,回顾了模具温度、牵引速度、纤维体积分数与进料方式对浸渍质量、孔隙率与力学性能的影响;简述了上浆剂与等离子体等界面改性在提升润湿性、界面剪切与层间致密度方面的进展;概述了国内外适配高温热塑性与连续纤维协同成形的增材制造装备及其在航空航天、汽车与风电等领域的应用。分析表明,PEEK树脂高黏度、界面惰性及工艺窗口窄是造成浸渍不足与界面弱化的主要因素。未来亟需面向工艺—界面—装备—智能化的协同优化,突破制丝工艺与界面改性协同控制、增材制造装备升级以及数据驱动的在线监测与智能预测等关键环节。 展开更多

关键词 连续碳纤维 聚醚醚酮 预浸丝 成型工艺 界面改性 增材制造

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先进热塑性树脂基复合材料预浸料的制备及纤维缠绕成型技术 被引量：31

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作者 孙宝磊 陈平 +1 位作者 李伟 陆春 《纤维复合材料》 CAS 2009年第1期43-48,共6页

本文简要总结了国内外高性能热塑性树脂的基本性能与开发应用现状。详细论述了预浸渍(反应链增长浸渍工艺、熔融浸渍工艺和溶液浸渍法)和后浸渍(纤维混合法、粉末混合工艺、Fit工艺和薄膜叠层法等)两大类热塑性复合材料预浸料的制备方法... 本文简要总结了国内外高性能热塑性树脂的基本性能与开发应用现状。详细论述了预浸渍(反应链增长浸渍工艺、熔融浸渍工艺和溶液浸渍法)和后浸渍(纤维混合法、粉末混合工艺、Fit工艺和薄膜叠层法等)两大类热塑性复合材料预浸料的制备方法,着重介绍了应用较少的溶液浸渍法,并分析了各种制备方法的优缺点。对比分析了热塑性复合材料缠绕成型三条工艺路线(预浸带缠绕/原位固结工艺,预浸带缠绕/后固结工艺和在线浸渍缠绕/原位固结工艺)各自的特点与优势。最后介绍了本课题组采用在线溶液浸渍缠绕/原位固结成型工艺制备连续纤维增强新型可溶性聚芳醚砜酮(PPESK)树脂基复合材料(套筒部件和NOL环)方面所取得的研究进展。 展开更多

关键词 高性能热塑性树脂 热塑性树脂基复合材料 预浸料 缠绕成型

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连续碳纤维增强尼龙复合材料预浸丝制备与3D打印性能研究 被引量：18

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作者 田小永 张亚园 +1 位作者 刘腾飞 李涤尘 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第15期24-33,共10页

为了提升连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)3D打印技术中树脂对纤维的浸渍能力,实现良好浸渍界面结合性能,利用自主研发的熔融浸渍纤维预处理装置进行碳纤维增强尼龙预浸丝制备,并以预浸丝为原材料进行复合材料3D打印研究。研究了浸... 为了提升连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)3D打印技术中树脂对纤维的浸渍能力,实现良好浸渍界面结合性能,利用自主研发的熔融浸渍纤维预处理装置进行碳纤维增强尼龙预浸丝制备,并以预浸丝为原材料进行复合材料3D打印研究。研究了浸渍过程与挤出成型过程中关键工艺参数对预浸丝及复合材料性能的影响。结果表明,经充分浸渍的预浸丝极限拉力和拉伸强度分别为118.2N和813.9MPa;当扫描间距为1.5mm,分层厚度为0.1mm时,拉伸强度和模量分别为558MPa和56GPa;利用微米X射线三维成像系统测得复合材料的孔隙率约为0.15%;准正交各向同性纤维铺层结构改善了复合材料的抗冲击性,能够达到的峰值载荷约为4.63kN。 展开更多

关键词 连续纤维增强热塑性复合材料 预浸丝3D打印 熔融浸渍 界面性能 抗冲击性能

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分级竹丝复合材料的原理与性质 被引量：9

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作者 孙正军 程强 江泽慧 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期84-87,共4页

竹子是性能最好的生物质材料之一,其生长迅速、材料来源广泛,成本低廉。竹材的结构是由竹纤维为主组成维管束,维管束和薄壁细胞组成竹材。维管束在竹青一侧分布密集,选择竹青片为原料可制作高性能的竹丝。竹丝的均齐性好,具有良好的静... 竹子是性能最好的生物质材料之一,其生长迅速、材料来源广泛,成本低廉。竹材的结构是由竹纤维为主组成维管束,维管束和薄壁细胞组成竹材。维管束在竹青一侧分布密集,选择竹青片为原料可制作高性能的竹丝。竹丝的均齐性好,具有良好的静态、抗冲击和抗疲劳性能。采用浸胶和预压方法制作预压料,经过预压料的铺层,热压压制,可制成性能优良的分级竹丝复合材料。该材料的性能可达到或超过玻璃钢,用于风轮叶片和船舶等重要工程。 展开更多

关键词 分级竹材 竹丝柬 竹丝预浸料 分级竹丝复合材料

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基于熔融浸渍的3D打印用连续碳纤维预浸渍设备开发 被引量：4

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作者 于颖 徐惠良 王玉 《机电工程技术》 2023年第4期37-40,167,共5页

采用喷嘴内浸渍工艺的打印构件孔隙率高、力学性能差,且难以通过剪断续打实现选择性增强功能。为提高树脂与纤维之间的界面结合性能,开发一套基于熔融浸渍工艺的连续碳纤维预浸渍设备。利用该设备能够将打印性较差的碳纤维原丝制备成具... 采用喷嘴内浸渍工艺的打印构件孔隙率高、力学性能差,且难以通过剪断续打实现选择性增强功能。为提高树脂与纤维之间的界面结合性能,开发一套基于熔融浸渍工艺的连续碳纤维预浸渍设备。利用该设备能够将打印性较差的碳纤维原丝制备成具有较高强度和韧性的连续碳纤维预浸丝,从而提高打印构件的力学性能。详细介绍预浸渍设备各部分的结构设计以及整个设备控制系统的搭建工作,并对利用该设备制得的碳纤维预浸丝进行拉伸试验,评估其力学性能;利用扫描电子显微镜观察预浸丝横截面的微观形貌。结果表明:经过预浸渍设备处理的碳纤维预浸丝的极限拉力达到130 N,与碳纤维原丝相比提高了83%;预浸丝内部大部分纤维单丝被基体树脂均匀包裹,有效减少了孔隙缺陷。 展开更多

关键词 碳纤维 热塑性树脂 预浸丝 3D打印

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高模量碳纤维低损伤一步预浸缠绕技术 被引量：4

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作者 李勇 肖军 +1 位作者 邱伟娟 朱飞 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期19-21,共3页

介绍了针对采用高模量碳纤维缠绕时损伤严重而研制的一项新技术。通过无辊浸胶系统和纤维浸胶后烘道加热装置 ,不但降低预浸纱制备和退纱缠绕所造成较大的纤维损伤 ,而且可以实现预浸纱含胶量精确控制及连续浸胶和缠绕 ,同时大大提高了... 介绍了针对采用高模量碳纤维缠绕时损伤严重而研制的一项新技术。通过无辊浸胶系统和纤维浸胶后烘道加热装置 ,不但降低预浸纱制备和退纱缠绕所造成较大的纤维损伤 ,而且可以实现预浸纱含胶量精确控制及连续浸胶和缠绕 ,同时大大提高了缠绕效率。 展开更多

关键词 复合材料 纤维缠绕 碳纤维 预浸纱 材料损伤

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连续玻璃纤维增强PLA复合材料3D打印技术研究 被引量：10

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作者 崔永辉 贾明印 +2 位作者 薛平 蒋金云 蔡建臣 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期51-54,77,共5页

以聚乳酸(PLA)为基体,连续玻璃纤维为增强体,采用熔融浸渍工艺制备连续玻璃纤维预浸丝,将制得的预浸丝作为3D打印耗材用于熔融沉积(FDM)的3D技术来制备连续玻璃纤维增强PLA复合材料试样,并研究了打印温度、层厚和打印速度对复合材料力... 以聚乳酸(PLA)为基体,连续玻璃纤维为增强体,采用熔融浸渍工艺制备连续玻璃纤维预浸丝,将制得的预浸丝作为3D打印耗材用于熔融沉积(FDM)的3D技术来制备连续玻璃纤维增强PLA复合材料试样,并研究了打印温度、层厚和打印速度对复合材料力学性能的影响。结果表明,当打印层厚为0. 5 mm,打印温度为230℃,打印速度为2 mm/s时,连续玻璃纤维增强PLA复合材料的弯曲性能最佳,弯曲强度和弯曲模量分别为327. 84 MPa和20. 293 GPa。综合考虑复合材料的力学性能、表面质量和尺寸稳定性,连续玻璃纤维增强PLA复合材料的最佳打印层厚为0. 5 mm,适宜的打印温度范围为200~220℃,打印速度范围为2~4 mm/s。 展开更多

关键词 聚乳酸 连续玻璃纤维 熔融浸渍 熔融沉积 预浸丝

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干法缠绕用碳纤维增强环氧树脂预浸纱线的设计及其性能研究 被引量：7

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作者 阳泽濠 陶雷 +5 位作者 戚亮亮 李朝阳 李新河 代俊 刘勇 张辉 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第3期87-95,共9页

干法缠绕能有效提高复合材料制品的质量稳定性,是目前复合材料制备的研究重点之一。本文开发了一种适用于干法缠绕的环氧树脂体系,并采用热熔法制备出可室温储存的预浸纱线。通过对环氧树脂工艺性能、力学性能、玻璃化转变温度和非等温... 干法缠绕能有效提高复合材料制品的质量稳定性,是目前复合材料制备的研究重点之一。本文开发了一种适用于干法缠绕的环氧树脂体系,并采用热熔法制备出可室温储存的预浸纱线。通过对环氧树脂工艺性能、力学性能、玻璃化转变温度和非等温流变曲线的研究,确定了树脂体系的组分配方。与此同时,系统地研究了预浸纱线的室温储存性能。研究结果表明,所开发的最优环氧树脂体系在满足干法缠绕工艺性能的同时具有优异的力学性能,拉伸强度为69 MPa,弯曲强度为109 MPa,断裂韧性与冲击强度分别为1.36 MPa·m^(1/2)和42.8 kJ/m^(2)。由该环氧树脂体系制备的预浸纱线的储存稳定性良好。在室温储存60 d后,预浸纱线的工艺性能及环氧树脂的力学性能没有发生明显变化。 展开更多

关键词 干法缠绕 预浸纱线 环氧树脂 力学性能 储存稳定性 复合材料

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内层半固化片选择对PCB耐CAF性能的影响

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作者 胡梦海 陈蓓 《印制电路信息》 2013年第5期31-35,共5页

阳极导电丝(CAF)是PCB业内近十年来较为热门的可靠性问题之一,当PCBA工作在高温高湿的环境下时,有可能产生沿玻璃纤维生长的阳极导电丝CAF。文章主要研究了PCB设计中的关键因素叠层设计对耐CAF性能的影响,通过分析不同半固化片的异同点... 阳极导电丝(CAF)是PCB业内近十年来较为热门的可靠性问题之一,当PCBA工作在高温高湿的环境下时,有可能产生沿玻璃纤维生长的阳极导电丝CAF。文章主要研究了PCB设计中的关键因素叠层设计对耐CAF性能的影响,通过分析不同半固化片的异同点,对比不同半固化片在玻纤裂纹和CAF失效寿命方面的差异。通过不同半固化片的CAF寿命数据,推算不同叠层设计的CAF寿命,为有较高CAF可靠性要求的产品研究提供了理论依据和试验基础。 展开更多

关键词 半固化片 阳极导电丝 灯芯 玻纤裂纹 电化学迁移 平均失效时间 可靠性

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短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料预浸线材制备及3D打印工艺分析 被引量：8

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作者 王福吉 王公硕 +3 位作者 王洪全 付饶 吴博 王琦 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期283-295,共13页

碳纤维增强热塑性复合材料3D打印技术,是实现先进复合材料复杂结构件一体化制造的有效途径。由于短纤维不连续、连续纤维间基体的载荷传递能力弱,3D打印短或连续碳纤维等单一形态纤维增强热塑性复合材料的力学性能提升进入瓶颈期。发展... 碳纤维增强热塑性复合材料3D打印技术,是实现先进复合材料复杂结构件一体化制造的有效途径。由于短纤维不连续、连续纤维间基体的载荷传递能力弱,3D打印短或连续碳纤维等单一形态纤维增强热塑性复合材料的力学性能提升进入瓶颈期。发展短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料(Short-continuous carbon fiber synchronous reinforced thermoplastic composites,S/C-CFRTP)3D打印技术,是突破复合材料复杂结构件高质量制造技术瓶颈的重要途径。然而,由于含短纤维的基体熔融黏度大、3D打印温压时变性强,现有原位浸渍工艺难以保证基体对连续纤维的充分浸渍,导致3D打印S/C-CFRTP力学性能较差,无法满足工程应用需求。提高纤维-基体浸渍程度是实现S/C-CFRTP高质量3D打印的关键。基于离线浸渍方法,提出同步增强预浸线材制备及3D打印工艺。研究了同步增强预浸线材制备工艺路线、参数对其浸渍程度、纤维含量及抗拉强度的影响,提出了“混合-浸渍-定形”工艺路线、“小制丝速度-大出口直径”工艺参数的预浸线材高质量制造策略,其抗拉强度达448.70 MPa。同时,通过对比不同打印工艺成形样件的空隙、纤维含量和抗拉性能,发现预浸线材挤出工艺将S/C-CFRTP的空隙率降低近一半,纤维含量提高约7%,抗拉强度和模量提升约18.6%和11.6%,达约430.45 MPa和38.51 GPa。 展开更多

关键词 短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料 预浸线材 3D打印 浸渍程度 抗拉性能

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