超音波振動によるRTM成形の樹脂流動制御および繊維界面強度向上に関する研究

超声振动RTM成型中树脂流动控制和纤维界面强度改善研究

基本信息

批准号：
21K03758
负责人：
和田明浩
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Sangyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03758/
关键词：
FRP RTM成形超音波振動付与力学特性

项目摘要

今年度は，前年度の検討結果を踏まえ，成形型への超音波振動の付与方法の検討を行うとともに，新たに購入したレーザドップラ振動計により成形型の振動状態を評価した．前年度は一方向の樹脂流れを計測対象としていたが，今年度は成形型中央部から注入された樹脂が左右対称に流動する形式とし，成形型の片側のみに超音波振動を付与することで，樹脂含浸に与える局所超音波振動の効果を検証した．この際，振動子設置位置に掘り込み加工を行うことで，より強い超音波振動の付与を可能とした．はじめに，成形型の振動状態を調査するため，下型のみの場合と上下の型をボルト結合した場合で振動状態を比較した．その結果，下型のみの場合は加振点付近に加えて下型の固有振動モードに対応する位置で強い振動がみられたのに対し，上型がある場合は加振点付近のみに局所的に強い振動が付与できることを確認した．次に，本成形型を用いてRTM成形実験を行い，超音波振動の付与により樹脂の流動速度が増加することを確認した．また，前年度に確立した超音波による含浸モニタリング手法を用いた評価においても，超音波振動付与による含浸促進効果が確認された．さらに，成形型の振動様式と樹脂含浸促進効果が確認された領域の比較から，樹脂含浸促進に影響を及ぼす振動強度があること見出した．以上のように，今年度は成形型への超音波振動付与方法の確立とその振動状態の評価を行うとともに，樹脂の流動および含浸に及ぼす超音波振動の影響を明らかにした．得られた結果は，繊維形態によらず同様の傾向を示したが，繊維含有率の高いガラスクロス材においてより振動の影響が顕著になる傾向が見られた．また，樹脂粘度が高い場合ほど含浸促進効果が高いことも確認された．

今年，基于前一年的研究结果，我们研究了一种对模具施加超声波振动的方法，并使用新购买的激光多普勒振动计评估了模具的振动状态。去年，我们测量了单方向的树脂流动，但今年我们采用了从模具中心注射的树脂对称流动的方法，并仅对模具的一侧施加超声波振动。验证了局部超声波振动对树脂浸渍的影响。此时，我们通过挖掘换能器的安装位置，可以施加更强的超声波振动。首先，为了研究模具的振动状态，我们比较了仅使用下模时和上下模通过螺栓连接时的振动状态。结果，在仅下模的情况下，不仅在激振点附近而且在与下模的固有振动模式相对应的位置处观察到强烈的振动，而在上模的情况下，在与下模的固有振动模式相对应的位置处观察到强烈的振动。仅在激励点附近观察到，证实可以施加强烈振动。接下来，我们使用该模具进行了RTM成型实验，并确认了通过施加超声波振动树脂的流量增加。此外，在使用前一年制定的超声波浸渗监测方法的评价中，确认了超声波振动的浸渗促进效果。此外，通过比较模具的振动模式和确认促进树脂浸渗效果的区域，发现存在影响树脂浸渗促进的振动强度。如上所述，今年我们建立了对模具施加超声波振动的方法，评估了振动状态，并阐明了超声波振动对树脂流动和浸渍的影响。无论纤维形式如何，获得的结果都显示出类似的趋势，但振动的影响在纤维含量高的玻璃布材料中往往更为明显。还确认了树脂粘度越高，含浸促进效果越高。