Методика испытания ненасыщенной проницаемости преформ композиционного материала на основе анализа объемного расхода жидкости

Авторы

Пузырецкий Е. А.^*, Хамидуллин О. Л.^**, Шабалин Л. П.^***, Бурнашев К. В.^***

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия

*e-mail: EAPuzyretskiy@kai.ru
**e-mail: olkhamidullin@kai.ru
***e-mail: KVBurnashev@kai.ru

Аннотация

Предложена новая методика определения ненасыщенной проницаемости преформы на основе данных об объемном расходе жидкости в процессе пропитки. Методика рассмотрена с теоретической и практической точки зрения. Представлено математическое описание методики и ее практическая реализация на примере испытания проницаемости композитной преформы. Результаты испытания показывают работоспособность методики и ее применимость для анализа результатов испытания ненасыщенной проницаемости. 

Ключевые слова:

методика испытания ненасыщенной проницаемости, метод одномерного стационарного потока, преформы композиционного материала

Список источников

1. Батраков B.B., Халиулин В.И., Константинов Д.Ю. Технология производства изделий из композитов. Трансферные методы формования: Учеб. пособие. Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2018. С. 127.
2.  Душин М.И., Донецкий К.И., Караваев Р.Ю. Установление причин образования пористости при изготовлении ПКМ // Труды ВИАМ. 2016. № 6(42). С. 68-78. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-6-8-8 EDN WBFNKN.
3.  Kazano S., Osada T., Kobayashi S., et al. Experimental and analytical investigation on resin impregnation behavior in continuous carbon fiber reinforced thermoplastic polyimide composites // Mechanics of Advanced Materials and Modern Processes. 2018. Vol. 4. No. 1. DOI: 10.1186/s40759-018-0039-3.
4.  Lionetto F., Montagna F., Maffezzoli A. Out-of-plane permeability evaluation of carbon fiber preforms by ultrasonic wave propagation // Materials. 2020. Vol. 13. No. 12: 2684. DOI: 10.3390/ma13122684.
5.  Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. 2-е изд., испр. и доп. СПб.: Научные основы и технологии, 2008. С. 5.
6.  Mbakop R.S., Lebrun G., Brouillette F. Effect of compaction parameters on preform permeability and mechanical properties of unidirectional flax fiber composites // Composites Part B: Engineering. 2019. Vol. 176. No. 1: 107083. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.107083.
7.  Зигангиров Н.И. Анализ процесса пропитки лонжерона руля направления самолета из композиционных материалов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: Сборник тезисов X Международной научно-практической конференции (08–12 апреля 2024; Красноярск). Красноярск: СибГУ им. М.Ф. Решетнева, 2024. С. 413-414. EDN EOUJDU.
8.  Dei Sommi A., Lionetto F., Maffezzoli A. An Overview of the Measurement of Permeability of Composite Reinforcements // Polymers. 2023. Vol. 15, No. 3: 728. DOI: 10.3390/polym15030728.
9.  Пузырецкий Е.А., Донецкий К.И., Шабалин Л.П. и др. Теоретико-экспериментальное исследование вакуумного формования семипрегов на основе углеродных наполнителей (ленты и ткани) и расплавного эпоксидного связующего // Авиационные материалы и технологии. 2024. № 2(75). С. 109–121. DOI: 10.18577/2713-0193-2024-0-2-109-121 EDN EKPMKF.
10.  Пузырецкий Е.А., Шабалин Л.П., Савинов Д.В. и др. Моделирование и оптимизация процессов создания композитного тела гибридной лопасти тягового винта // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2022. № 3. С. 141-147. EDN ZURCZT.
11.  Федяев В.Л., Халиулин В.И., Сидоров И.Н. и др. Особенности пропитки семипрегов в производстве авиационных конструкций // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 69-77.
12.  Федяев В.Л., Халиулин В.И., Сидоров И.Н. и др. Капиллярная пропитка пакета семипрегов при изготовлении композитных элементов летательных аппаратов // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 4. С. 68-78. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=177608.
13.  Бодунов Н.М., Халиулин В.И., Сидоров И.Н. и др. К вопросу о моделировании процесса пропитки преформы при трансферном формовании композитных изделий // Вестник Московского авиационного института. 2020. Т. 27. № 1. С. 233-245. DOI: 10.34759/vst-2020-1-233-245.
14.  Бизюк А.Н., Ясинская Н.Н. Моделирование пропитки при формировании полимерных композиционных материалов // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2022. № 6(402). С. 215-220. DOI: 10.47367/0021-3497_2022_6_215 EDN SUSDTT.
15.  Хамидуллин О.Л., Мадиярова Г.М. Повышение качества изготовления ленточно-упругого шарнира из углепластика за счет компьютерного моделирования процессов пропитки и отверждения // Новые технологии, материалы и оборудование российской авиакосмической отрасли: Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (08–10 августа 2018; Казань). Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2018. Т. 2. С. 307-312. EDN YTSSEX.
16.  Величко А. МС-21 – лайнер с «черным» крылом. 2016. URL: https://aviation21.ru/ms-21-lajner-s-chyornym-krylom/.
17.  Park C.H., Krawczak P. Unsaturated and Saturated Permeabilities of Fiber Reinforcement: Critics and Suggestions // Frontiers in Materials. 2015. Vol. 2: 38. DOI: 10.3389/fmats.2015.00038.
18.  Teixidó H., Caglar B., Revol V., et al. In-operando dynamic visualization of flow through porous preforms based on X-ray phase contrast imaging // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2021. Vol. 149. No. 3: 106560. DOI: 10.1016/j.compositesa.2021.106560.
19.  Bittrich L., Seuffert J., Dietrich S., et al. On the Resin Transfer Molding (RTM) Infiltration of Fiber-Reinforced Composites Made by Tailored Fiber Placement // Polymers. 2022. Vol. 14. No. 22: 4873. DOI: 10.3390/polym14224873.
20.  Iglesias M., Park M., Tretyakov M.V. Bayesian inversion in resin transfer molding // Inverse Problems. 2018. Vol. 34. No. 10. DOI: 10.1088/1361-6420/aad1cc.
21.  ГОСТ 13032-77. Жидкости полиметилсилоксановые. Технические условия. М.: Изд-во Стандартов, 1977. 18 с.
22.  Петров П.А., Пузырецкий Е.А., Газимов А.А., и др. Оснастка для измерения компактируемости, проницаемости преформ и изготовления элементарных образцов с учетом технологической наследственности. Патент RU226154U1. Бюл. № 15, 22.05.2024.