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第一部分 理论3

1 热塑性树脂开环聚合的化学、动力学和流变学3

1.1 概要3

1.2 内酰胺的阴离子开环聚合7

1.3 己内酰胺阴离子聚合的动力学10

1.3.1 动力学模型10

1.3.2 动力学模型的验证13

1.4 己内酰胺阴离子聚合过程中黏度的增长16

1.4.1 黏度模型16

1.4.2 黏度模型的检验17

1.5 流变动力学模型在反应注射拉挤成型中的应用22

1.6 总结27

术语注释28

致谢28

参考文献29

2.1.1 树脂32

2.1 简介32

2 热固性树脂固化动力学与流变学32

2.1.2 增强剂33

2.1.3 加工工艺34

2.1.4 固化周期35

2.1.5 最优化36

2.2 固化动力学37

2.2.1 动力学模型37

2.2.2 凝胶化理论41

2.2.3 流变学模型43

2.2.4 扩散效应46

2.2.5 控制固化的技术47

2.3 增强的影响52

2.4 环氧、乙烯基酯和酚醛树脂53

2.4.1 环氧树脂53

2.4.2 乙烯基酯67

2.4.3 酚醛树脂72

2.5 相关现象75

2.5.1 树脂流动76

2.5.2 质量传递77

2.5.3 热传递79

2.6 固化周期92

2.7 最优化和控制策略94

2.7.1 传感器96

2.8 总结和展望97

术语注释99

参考文献101

致谢101

3 增韧的热固性树脂固化过程中的相分离及相形态演化111

3.1 前言111

3.2 相分离热力学和动力学112

3.3 文献综述113

3.4 实验120

3.4.1 材料120

3.4.2 共混和固化步骤120

3.5.1 相图121

3.5 结果与讨论121

3.4.3 相分离行为121

3.4.4 相形态121

3.5.2 相形态122

3.5.3 相分离机理122

3.5.4 组成的影响133

3.5.5 固化温度的影响135

3.6 结论136

术语注释137

参考文献137

4 固化过程中频率依赖的在线介电感应140

4.1 引言140

4.2 仪器143

4.3 理论143

4.4 等温固化145

4.5 多重时温加工周期中的固化控制148

4.6 厚层压板中的固化监控151

4.7 树脂膜浸渍155

4.8 智能自动控制157

4.9 结论159

致谢160

参考文献160

5 聚合物基复合材料加工过程中热量、质量、动量传递模拟的一种统一方法162

5.1 引言162

5.2 局部体积平均163

5.3 平衡方程的推导165

5.3.1 质量守恒165

5.3.2 动量守恒167

5.3.3 能量守恒170

5.4 不同聚合物基复合材料加工过程的特殊方程173

5.4.1 树脂传递模塑(RTM)173

5.4.2 注射拉挤成型(IP)177

5.4.3 热压罐成型(AP)183

5.5 结论185

术语注释186

参考文献187

6 孔穴的生长与溶解189

6.1 引言189

6.1.1 热压罐成型过程190

6.1.2 孔穴现象192

6.1.3 常见的模型框架192

6.2 孔穴的形成与平衡时的稳定192

6.2.1 孔穴的成核193

6.2.2 平衡时孔穴的稳定194

6.3 扩散控制的孔穴生长197

6.3.1 问题的提出197

6.3.2 模型的发展199

6.3.3 孔穴生长的模型预测204

6.4 树脂和孔穴输送209

6.5 结论213

术语注释214

致谢215

参考文献216

7 热塑性复合材料加工过程中的凝固现象218

7.1 引言218

7.2 紧密接触222

7.2.1 文献综述223

7.2.2 紧密接触模型226

7.2.3 紧密接触测量232

7.2.4 模型的验证235

7.2.5 参数研究239

7.3 层间键合242

7.3.1 愈合模型243

7.3.2 键合程度245

7.4 结论246

术语注释246

致谢247

参考文献247

8.1 前言249

8 复合材料加工导致的残余应力249

8.2 加工模型252

8.2.1 固化动力学252

8.2.2 热化学模拟255

8.2.3 残余应力模型260

8.3 实验结果269

8.3.1 弹性模型的比较269

8.3.2 粘弹模型的比较271

8.4.1 固化温度273

8.4 加工对残余应力的影响273

8.4.2 后固化274

8.4.3 三步固化周期275

8.5 结论278

术语注释278

参考文献280

9 复合材料加工中对产品质量的智能控制281

9.1 序言281

9.2 传统的 SPC/SQC 方法282

9.3 基于知识(专家系统)的控制284

9.4 基于模型(模型预测)的控制288

9.4.1 连续过程的模型预测控制288

9.4.2 间隙过程的模型预测控制(SHMPC)290

9.5 在线控制所用的模型293

9.5.1 模型的种类294

9.5.2 用于 SHMPC 的在线质量模型 ANNs295

9.5.3 在热压罐固化中的应用296

9.6 总结与展望300

术语注释301

参考文献303

第二部分 加工309

10 热压罐成型法309

10.1 概述309

10.2 热压罐成型工艺的描述311

10.2.1 固化周期311

10.2.2 树脂黏度和动力学模型312

10.2.3 树脂的压力和流动313

10.2.4 树脂流动模型315

10.2.5 实验研究315

10.2.6 加压板及加压器318

10.2.7 网状树脂和低流动性树脂体系320

10.3 空隙和空隙率320

10.3.1 空隙形成理论320

10.3.2 空隙模型321

10.3.3 树脂和预浸料变量321

10.3.4 挤压操作323

10.3.5 挤压的研究323

10.4 加工326

10.4.1 制件的热响应326

10.4.2 热传递模型327

10.5 总结328

术语注释329

参考文献330

11.1 概述332

11 拉挤成型工艺332

11.2 工艺描述333

11.2.1 设备334

11.2.2 原材料337

11.2.3 市场情况339

11.2.4 加工性能341

11.2.5 主要的技术问题341

11.2.6 热塑性基体复合材料的拉挤成型342

11.3 加工模型344

11.3.1 模型怎样才能起作用345

11.3.2 前期的模型研究工作345

11.4 基体流动模型347

11.5 压力模型350

11.5.1 流动速率-压力降的关系350

11.5.2 压力分布352

11.5.3 模型预测与实验比较353

11.5.4 模型的应用355

11.6.1 黏性阻力359

11.6 牵引阻力模型359

11.6.3 摩擦阻力360

11.6.2 压缩阻力360

11.6.4 总的牵引阻力361

11.6.5 模型预测与实验结果的比较361

11.6.6 模型应用364

11.7 展望369

术语注释371

参考文献372

12.1 概述374

12 液相复合模塑原理374

12.2 预成型376

12.2.1 切割和粘贴379

12.2.2 喷射379

12.2.3 热成型380

12.2.4 纬编380

12.2.5 滚带380

12.3.1 理论381

12.3 充模381

12.3.2 注射方式384

12.3.3 充模问题388

12.4 模内固化392

12.4.1 基本理论392

12.4.2 固化过程的优化392

12.4.3 固化问题394

12.5 模具设计396

12.5.1 一般设计规则396

12.5.2 模具材料397

12.5.3 刚度计算398

12.5.4 密封399

12.5.5 夹紧400

12.5.6 加热系统400

12.6 结论401

术语注释401

参考文献402

致谢402

13 长丝缠绕404

13.1 概述404

13.2 制备工艺407

13.2.1 缠绕技术407

13.2.2 纤维和树脂408

13.3 装置410

13.4 圆柱体设计指导411

13.5 长丝缠绕加工模型412

13.5.1 热化学子模型415

13.5.2 纤维移动子模型：热固性基体圆柱体416

13.5.3 凝固子模型：热塑性树脂圆柱体419

13.5.4 应力子模型421

13.5.5 空隙子模型422

13.6 长丝缠绕的材料特性423

13.6.1 综述423

13.6.2 测试方法424

参考文献430

13.7 展望430

14 热塑性基体复合材料的无模成型433

14.1 概述433

14.2 无模成型的概念435

14.3 模拟、形状归类和成型设备的概念437

14.4 样机441

14.5 过弯曲——观测与模型443

14.6 连续无模成型445

14.7 无模任意弯曲成型449

14.8 总结与结论452

致谢453

参考文献454

15 复合材料的智能加工455

15.1 概述455

15.2 批量加工的控制问题456

15.3 设计加工条件的方法458

15.3.1 尝试法459

15.3.2 实验设计461

15.4 统计过程控制463

15.4.1 加工科学464

15.4.2 分析模型467

15.4.3 以知识为基础的专家系统470

15.4.4 人工神经网络471

15.4.5 方法总结471

15.5 实时过程控制工具472

15.5.1 监督控制器473

15.5.2 以知识为基础的自适应控制器476

15.5.3 专家系统476

15.5.4 定性推理478

15.5.5 模糊逻辑479

15.5.6 人工神经网络480

15.5.7 分析模型481

15.6 总结482

参考文献483