高分子復合材料加工工程

第一部分 理論
1 熱塑性樹脂開環(huán)聚合的化學、動力學和流變學3
1.1 概要3
1.2 內(nèi)酰胺的陰離子開環(huán)聚合7
1.3 己內(nèi)酰胺陰離子聚合的動力學10
1.3.1 動力學模型10
1.3.2 動力學模型的驗證13
1.4 己內(nèi)酰胺陰離子聚合過程中黏度的增長16
1.4.1 黏度模型16
1.4.2 黏度模型的檢驗17
1.5 流變動力學模型在反應注射拉擠成型中的應用22
1.6 總結(jié)27
術語注釋28
致謝28
參考文獻29
2 熱固性樹脂固化動力學與流變學32
2.1 簡介32
2.1.1 樹脂32
2.1.2 增強劑33
2.1.3 加工工藝34
2.1.4 固化周期35
2.1.5 最優(yōu)化36
2.2 固化動力學37
2.2.1 動力學模型37
2.2.2 凝膠化理論41
2.2.3 流變學模型43
2.2.4 擴散效應46
2.2.5 控制固化的技術47
2.3 增強的影響52
2.4 環(huán)氧、乙烯基酯和酚醛樹脂53
2.4.1 環(huán)氧樹脂53
2.4.2 乙烯基酯67
2.4.3 酚醛樹脂72
2.5 相關現(xiàn)象75
2.5.1 樹脂流動76
2.5.2 質(zhì)量傳遞77
2.5.3 熱傳遞79
2.6 固化周期92
2.7 最優(yōu)化和控制策略94
2.7.1 傳感器96
2.8 總結(jié)和展望97
術語注釋99
致謝101
參考文獻101
3 增韌的熱固性樹脂固化過程中的相分離及相形態(tài)演化111
3.1 前言111
3.2 相分離熱力學和動力學112
3.3 文獻綜述113
3.4 實驗120
3.4.1 材料120
3.4.2 共混和固化步驟120
3.4.3 相分離行為121
3.4.4 相形態(tài)121
3.5 結(jié)果與討論121
3.5.1 相圖121
3.5.2 相形態(tài)122
3.5.3 相分離機理122
3.5.4 組成的影響133
3.5.5 固化溫度的影響135
3.6 結(jié)論136
術語注釋137
參考文獻137
4 固化過程中頻率依賴的在線介電感應140
4.1 引言140
4.2 儀器143
4.3 理論143
4.4 等溫固化145
4.5 多重時溫加工周期中的固化控制148
4.6 厚層壓板中的固化監(jiān)控151
4.7 樹脂膜浸漬155
4.8 智能自動控制157
4.9 結(jié)論159
致謝160
參考文獻160
5 聚合物基復合材料加工過程中熱量、質(zhì)量、動量傳遞
模擬的一種統(tǒng)一方法162
5.1 引言162
5.2 局部體積平均163
5.3 平衡方程的推導165
5.3.1 質(zhì)量守恒165
5.3.2 動量守恒167
5.3.3 能量守恒170
5.4 不同聚合物基復合材料加工過程的特殊方程173
5.4.1 樹脂傳遞模塑（RTM）173
5.4.2 注射拉擠成型（IP）177
5.4.3 熱壓罐成型（AP）183
5.5 結(jié)論185
術語注釋186
參考文獻187
6 孔穴的生長與溶解189
6.1 引言189
6.1.1 熱壓罐成型過程190
6.1.2 孔穴現(xiàn)象192
6.1.3 常見的模型框架192
6.2 孔穴的形成與平衡時的穩(wěn)定192
6.2.1 孔穴的成核193
6.2.2 平衡時孔穴的穩(wěn)定194
6.3 擴散控制的孔穴生長197
6.3.1 問題的提出197
6.3.2 模型的發(fā)展199
6.3.3 孔穴生長的模型預測204
6.4 樹脂和孔穴輸送209
6.5 結(jié)論213
術語注釋214
致謝215
參考文獻216
7 熱塑性復合材料加工過程中的凝固現(xiàn)象218
7.1 引言218
7.2 緊密接觸222
7.2.1 文獻綜述223
7.2.2 緊密接觸模型226
7.2.3 緊密接觸測量232
7.2.4 模型的驗證235
7.2.5 參數(shù)研究239
7.3 層間鍵合242
7.3.1 愈合模型243
7.3.2 鍵合程度245
7.4 結(jié)論246
術語注釋246
致謝247
參考文獻247
8 復合材料加工導致的殘余應力249
8.1 前言249
8.2 加工模型252
8.2.1 固化動力學252
8.2.2 熱化學模擬255
8.2.3 殘余應力模型260
8.3 實驗結(jié)果269
8.3.1 彈性模型的比較269
8.3.2 粘彈模型的比較271
8.4 加工對殘余應力的影響273
8.4.1 固化溫度273
8.4.2 后固化274
8.4.3 三步固化周期275
8.5 結(jié)論278
術語注釋278
參考文獻280
9 復合材料加工中對產(chǎn)品質(zhì)量的智能控制281
9.1 序言281
9.2 傳統(tǒng)的SPC/SQC方法282
9.3 基于知識（專家系統(tǒng)）的控制284
9.4 基于模型（模型預測）的控制288
9.4.1 連續(xù)過程的模型預測控制288
9.4.2 間隙過程的模型預測控制（SHMPC）290
9.5 在線控制所用的模型293
9.5.1 模型的種類294
9.5.2 用于SHMPC的在線質(zhì)量模型ANNs295
9.5.3 在熱壓罐固化中的應用296
9.6 總結(jié)與展望300
術語注釋301
參考文獻303
第二部分 加工
10 熱壓罐成型法309
10.1 概述309
10.2 熱壓罐成型工藝的描述311
10.2.1 固化周期311
10.2.2 樹脂黏度和動力學模型312
10.2.3 樹脂的壓力和流動313
10.2.4 樹脂流動模型315
10.2.5 實驗研究315
10.2.6 加壓板及加壓器318
10.2.7 網(wǎng)狀樹脂和低流動性樹脂體系320
10.3 空隙和空隙率320
10.3.1 空隙形成理論320
10.3.2 空隙模型321
10.3.3 樹脂和預浸料變量321
10.3.4 擠壓操作323
10.3.5 擠壓的研究323
10.4 加工326
10.4.1 制件的熱響應326
10.4.2 熱傳遞模型327
10.5 總結(jié)328
術語注釋329
參考文獻330
11 拉擠成型工藝332
11.1 概述332
11.2 工藝描述333
11.2.1 設備334
11.2.2 原材料337
11.2.3 市場情況339
11.2.4 加工性能341
11.2.5 主要的技術問題341
11.2.6 熱塑性基體復合材料的拉擠成型342
11.3 加工模型344
11.3.1 模型怎樣才能起作用345
11.3.2 前期的模型研究工作345
11.4 基體流動模型347
11.5 壓力模型350
11.5.1 流動速率壓力降的關系350
11.5.2 壓力分布352
11.5.3 模型預測與實驗比較353
11.5.4 模型的應用355
11.6 牽引阻力模型359
11.6.1 黏性阻力359
11.6.2 壓縮阻力360
11.6.3 摩擦阻力360
11.6.4 總的牽引阻力361
11.6.5 模型預測與實驗結(jié)果的比較361
11.6.6 模型應用364
11.7 展望369
術語注釋371
參考文獻372
12 液相復合模塑原理374
12.1 概述374
12.2 預成型376
12.2.1 切割和粘貼379
12.2.2 噴射379
12.2.3 熱成型380
12.2.4 緯編380
12.2.5 滾帶380
12.3 充模381
12.3.1 理論381
12.3.2 注射方式384
12.3.3 充模問題388
12.4 模內(nèi)固化392
12.4.1 基本理論392
12.4.2 固化過程的優(yōu)化392
12.4.3 固化問題394
12.5 模具設計396
12.5.1 一般設計規(guī)則396
12.5.2 模具材料397
12.5.3 剛度計算398
12.5.4 密封399
12.5.5 夾緊400
12.5.6 加熱系統(tǒng)400
12.6 結(jié)論401
術語注釋401
致謝402
參考文獻402
13 長絲纏繞404
13.1 概述404
13.2 制備工藝407
13.2.1 纏繞技術407
13.2.2 纖維和樹脂408
13.3 裝置410
13.4 圓柱體設計指導411
13.5 長絲纏繞加工模型412
13.5.1 熱化學子模型415
13.5.2 纖維移動子模型：熱固性基體圓柱體416
13.5.3 凝固子模型：熱塑性樹脂圓柱體419
13.5.4 應力子模型421
13.5.5 空隙子模型422
13.6 長絲纏繞的材料特性423
13.6.1 綜述423
13.6.2 測試方法424
13.7 展望430
參考文獻430
14 熱塑性基體復合材料的無模成型433
14.1 概述433
14.2 無模成型的概念435
14.3 模擬、形狀歸類和成型設備的概念437
14.4 樣機441
14.5 過彎曲——觀測與模型443
14.6 連續(xù)無模成型445
14.7 無模任意彎曲成型449
14.8 總結(jié)與結(jié)論452
致謝453
參考文獻454
15 復合材料的智能加工455
15.1 概述455
15.2 批量加工的控制問題456
15.3 設計加工條件的方法458
15.3.1 嘗試法459
15.3.2 實驗設計461
15.4 統(tǒng)計過程控制463
15.4.1 加工科學464
15.4.2 分析模型467
15.4.3 以知識為基礎的專家系統(tǒng)470
15.4.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡471
15.4.5 方法總結(jié)471
15.5 實時過程控制工具472
15.5.1 監(jiān)督控制器473
15.5.2 以知識為基礎的自適應控制器476
15.5.3 專家系統(tǒng)476
15.5.4 定性推理478
15.5.5 模糊邏輯479
15.5.6 人工神經(jīng)網(wǎng)絡480
15.5.7 分析模型481
15.6 總結(jié)482
參考文獻483