三維編織復(fù)合材料是利用紡織技術(shù)
，通過編織形成干態(tài)預(yù)成形件
三維編織復(fù)合材料是仿織復(fù)合材料之一
三維編織復(fù)合材料的發(fā)展是因?yàn)閱蜗蚧蚨蛟鰪?qiáng)材料所制得的復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度低
、抗沖擊性能差、不能用作主承力件，L.R.Sanders于1977年把三維編織技術(shù)引入工程應(yīng)用中。所謂3D編織技術(shù)是通過長短纖維在空間按一定的規(guī)律排列，相互交織而獲得的三維無縫合的完整結(jié)構(gòu)
樹脂傳遞模塑法發(fā)展史
三維編織復(fù)合材料成型工藝主要有樹脂傳遞模塑法（RTM
，Resin Transfer Molding），它是將液態(tài)樹脂注入閉合模具中浸潤增強(qiáng)材料并固化成型的工藝方法，是近年來發(fā)展迅速地適宜多品種、中批量、高質(zhì)量先進(jìn)復(fù)合材料制品生產(chǎn)地成型工藝
RTM技術(shù)起源于20世紀(jì)40年代的“MARCO”方法
1985年前后
國內(nèi)RTM工藝起步于20世紀(jì)80年代末期，受當(dāng)時(shí)國際RTM技術(shù)高速發(fā)展的影響
RTM工藝特點(diǎn)
RTM工藝一個(gè)重要的發(fā)展方向是大型部件的整體成型
RTM以其優(yōu)異的工藝性能
（1）模具制造和材料選擇靈活性強(qiáng)
（2）能夠制造具有良好表面質(zhì)量、高尺寸精度的復(fù)雜部件
，在大型部件的制造方面優(yōu)勢(shì)更為明顯。
（3）易實(shí)現(xiàn)局部增強(qiáng)
、夾芯結(jié)構(gòu)；靈活地調(diào)整增強(qiáng)材料的類型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足從民用到航空航天工業(yè)不同性能的要求。
（4）纖維含量最高可達(dá)60%。
（5）RTM成型工藝屬于一種閉模操作工藝
，工作環(huán)境清潔，成型過程苯乙烯排放量小
（6）RTM成型工藝對(duì)原材料體系要求嚴(yán)格
（7）低壓注射
，一般注射壓力<30psi（1psi=68.95Pa），可采用玻璃鋼模具（包括環(huán)氧模具、玻璃鋼表面電鑄鎳模具等），模具設(shè)計(jì)自由度高，模具成本低。
（8）制品孔隙率較低。與預(yù)浸料模壓工藝相比
，RTM工藝無須制備、運(yùn)輸、貯藏冷凍的預(yù)浸料，無須繁雜的手工鋪層和真空袋壓過程，也無須熱處理時(shí)間，操作簡(jiǎn)單。
但是RTM工藝由于在成型階段樹脂和纖維通過浸漬過程實(shí)現(xiàn)賦形
，纖維在模腔中的流動(dòng)、纖維浸漬過程中以及樹脂的固化過程都對(duì)最終產(chǎn)品的性能有很大的影響，因而導(dǎo)致了工藝的復(fù)雜性和不可控性增大。
RTM成型工藝過程
RTM成型工藝是先在模腔內(nèi)預(yù)先鋪放增強(qiáng)材料預(yù)成形體，芯材和預(yù)埋件
，然后在壓力或真空作用力下將樹脂注入閉合模腔，浸潤纖維
纖維預(yù)成形有手工鋪放、手工纖維鋪層加模具熱壓預(yù)成形
、機(jī)械手噴射短切纖維加熱壓預(yù)成形、三維立體編織等多種形式。
在合模和鎖緊模具的過程中
，根據(jù)不同的生產(chǎn)形式，有的鎖模機(jī)構(gòu)安裝在模具上，有的采用外置的合模鎖緊設(shè)備，也可以在鎖緊模具的同時(shí)利用真空輔助來提供鎖緊力，模具抽真空的同時(shí)可以降低樹脂充模產(chǎn)生的內(nèi)壓對(duì)模具變形的影響。
在樹脂注入階段，要求樹脂的粘度盡量不要發(fā)生變化
，以保證樹脂在模腔內(nèi)的均勻流動(dòng)和充分浸漬。在充模過程結(jié)束后，要求模具內(nèi)各部分的樹脂均同步固化，以降低由于固化產(chǎn)生的熱應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品變形的影響。
不同類型的RTM生產(chǎn)布局
隨著原材料技術(shù)
第1代RTM工藝通常為常溫固化和外部加熱
第2代RTM工藝的特點(diǎn)是模具自帶加熱系統(tǒng)，同時(shí)采用了專門的開合模鎖緊機(jī)構(gòu)
，生產(chǎn)效率可以達(dá)到20~30min。有代表性的是雙工位RTM工藝布局，一個(gè)工位在噴射膠衣、鋪放纖維時(shí)，另一個(gè)工位可以進(jìn)行注射
第3代RTM工藝采用的是120℃左右的固化溫度
RTM工藝參數(shù)對(duì)工藝過程的影響
影響RTM工藝的工藝參數(shù)包括樹脂黏度、注射壓力
（1）樹脂黏度。適用于RTM 工藝的樹脂應(yīng)該具有較低的黏度
（2）注射壓力
（3）成型溫度
（4）真空度。在成型過程中使用真空輔助可以有效降低模具的剛度需求
RTM設(shè)備和模具
RTM樹脂注射設(shè)備包括加熱恒溫系統(tǒng)、混合攪拌器
瑞典Aplicator公司制造的RI-2設(shè)備，使RTM 工藝朝高質(zhì)量
Multiflow CMFH型設(shè)備用于制造大型增強(qiáng)材料部件
RTM是在低壓下成型
，模具剛度相對(duì)要求低，可以使用多種材料來制造模具。常用的模具類型有玻璃鋼模具、電鑄鎳模具、鋁模具、鑄鐵模具和鋼模具。
一般而言
，RTM工藝對(duì)模具有如下要求：（1）保持制品的形狀、尺寸精度及上下模具的配合精度
，使制品達(dá)到設(shè)計(jì)的表面精度；（2）具有可靠地夾緊和頂開上下模具的裝置及制品脫模裝置；
（3）足夠的剛度和強(qiáng)度
（4）可被加熱
，并保證在一定的樹脂成型固化溫度下的使用壽命，在使用過程中不發(fā)生開裂和變形；（5）具有合理的注射口、冒口
、流通，保證樹脂充滿模腔，并排除制品中的氣體；（6）具有合適的模腔厚度，使模具對(duì)預(yù)成形體有合適的壓縮量
；（7）上下模具的密封性要好
，對(duì)無真空輔助的工藝，樹脂的漏損率應(yīng)小于1%，對(duì)有真空輔助的工藝，密封應(yīng)保證不漏氣，以免氣體進(jìn)入模腔；（8）以合適的材料和制造成本，滿足成型制品數(shù)量和模具壽命的要求
。
RTM的衍生技術(shù)
RTM技術(shù)的發(fā)展很快
，目前在上述成型的基本過程基礎(chǔ)上，還衍生出一些特殊的RTM 技術(shù)
三維編織復(fù)合材料內(nèi)部紗線在平面和三維空間中交織在一起，形成一個(gè)不分層的
、復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)。因此在編織復(fù)合材料研究之初，主要是通過試驗(yàn)儀器設(shè)備等對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)觀察和研究。20世紀(jì)80年代，國外就有許多學(xué)者開始了有關(guān)三維編織復(fù)合材料的各項(xiàng)試驗(yàn)研究，主要研究了紗線和樹脂的各種參量對(duì)編織復(fù)合材料拉伸，壓縮，彎曲和層間剪切等力學(xué)性能的影響。國內(nèi)的試驗(yàn)研究起步相對(duì)較晚，直到90年代后期才出現(xiàn)報(bào)道。目前已進(jìn)行包括低速?zèng)_擊和高能量碰撞在內(nèi)的各項(xiàng)試驗(yàn)研究。
細(xì)觀結(jié)構(gòu)的幾何模型
由于編織復(fù)合材料的基礎(chǔ)是紡織技術(shù)
進(jìn)入90年代后
近年來，許多學(xué)者對(duì)矩形編織材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)給予了高度的關(guān)注
馮偉和馬文鎖將編織物中連續(xù)的紗線離散開來并用特殊的點(diǎn)符號(hào)表達(dá)，用點(diǎn)群和空間群分析現(xiàn)有編織材料幾何結(jié)構(gòu)
，一方面可以合理地對(duì)現(xiàn)有編織材料幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述和分類；另一方面也可以將該理論用于推導(dǎo)編織材料幾何結(jié)構(gòu)新的和更為有效的編織方法。張美忠等由于編織復(fù)合材料實(shí)際結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，為了使研究結(jié)果更真實(shí)，用現(xiàn)有成熟的有限元軟件仿真三維編織復(fù)合材料，并研究其各項(xiàng)力學(xué)性能已成為一種趨勢(shì)。
Pandey等通過CAD建模技術(shù)來描述三維編織復(fù)合材料的代表性單元體，生動(dòng)而準(zhǔn)確地再現(xiàn)了復(fù)合材料的內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)
。Sun等提出了數(shù)字單元法，并用該方法模擬了三維矩形編織結(jié)構(gòu)的編制過程，以確切的知道三維編織復(fù)合材料內(nèi)部每根紗線的路徑和預(yù)成型體的微觀結(jié)構(gòu)。借助VC++及SolidWorks軟件的參數(shù)化圖形建模特點(diǎn)，建立了能模擬各種編織參數(shù)預(yù)制體孔隙實(shí)體，計(jì)算孔隙體積及其表面積的軟件系統(tǒng)。
力學(xué)行為的理論研究
三維編織復(fù)合材料的力學(xué)模型是以上述細(xì)觀結(jié)構(gòu)的幾何模型為基礎(chǔ)的
。20世紀(jì)80年代至今，代表性的工作有Ma和Yang等的彈性應(yīng)變能法、Yang和Ma等的纖維傾斜模型
結(jié)束語
三維編織復(fù)合材料已在航空航天等眾多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用
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