复合材料成型工程及设计(王成忠)

《复合材料成型工程及设计》是战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系——“先进功能材料与技术”系列教材之一。 本书全面介绍了树脂基复合材料的主要成型工艺技术及工程设计方法，紧密结合树脂基复合材料的最新科研及生产应用动态，将基础理论知识直接面向应用。在树脂基复合材料成型工艺基础上，着重介绍了复合材料成型工程设计及产品开发全流程的基本过程和方法，从复合材料制品分析、树脂基体设计、成型工艺设计、模具设计、计算机辅助设计、安全环境健康分析等工程过程进行综合分析，并结合实际案例进行分析，综合了工程知识、问题分析、解决方案设计开发，以期达到培养解决复杂工程问题的学科交叉型创新人才的目的。 本书适合作为普通高等院校复合材料专业师生的教学用书，对复合材料制品生产企业技术人员也有较大的参考价值。

王成忠，北京化工大学教授，长期从事树脂基复合材料的科研和教学工作，承担和参与多项军工项目和横向课题，发表相关论文70余篇。从事本科教学工作20年，北京化工大学复合材料专业方向的教学负责人，承担复合材料成型工程及设计、复合材料高等实验、复合材料生产实习、复合材料毕业设计等课程的教学，有丰富的工程实践经验和教学经验。

1绪论001 1.1概述001 1.1.1复合材料的概念001 1.1.2工程的概念002 1.1.3设计的概念003 1.2树脂基复合材料的结构与特点003 1.2.1树脂基复合材料的结构003 1.2.2树脂基复合材料的特点004 1.3树脂基复合材料的发展与应用006 1.3.1国外树脂基复合材料的发展006 1.3.2我国树脂基复合材料的发展007 1.3.3复合材料的应用008 1.4树脂基复合材料成型方法011 1.4.1树脂基复合材料成型方法选择依据011 1.4.2树脂基复合材料主要成型方法012 1.4.3树脂基复合材料成型工程的发展方向012 1.5工程伦理与管理体系013 2基体树脂014 2.1不饱和聚酯树脂014 2.1.1不饱和聚酯低聚物的合成014 2.1.2不饱和聚酯树脂的固化反应015 2.1.3不饱和聚酯树脂的应用018 2.2环氧树脂018 2.2.1环氧树脂的种类与结构019 2.2.2环氧树脂的化学反应性021 2.2.3环氧树脂的固化剂023 2.2.4环氧树脂的固化特性027 2.3乙烯基酯树脂029 2.3.1乙烯基酯树脂的种类与结构029 2.3.2乙烯基酯树脂的固化体系030 2.3.3乙烯基酯树脂的性能与应用031 2.4酚醛树脂031 2.4.1酚醛树脂的合成032 2.4.2酚醛树脂的固化033 2.4.3酚醛树脂的性能特点与应用035 2.5氰酸酯树脂036 2.5.1氰酸酯树脂的种类036 2.5.2氰酸酯树脂的固化反应037 2.5.3氰酸酯树脂的性能037 2.5.4氰酸酯树脂的应用038 2.6双马来酰亚胺树脂038 2.6.1双马来酰亚胺树脂的结构及特点039 2.6.2双马来酰亚胺树脂的固化039 2.6.3双马来酰亚胺树脂的改性040 2.6.4双马来酰亚胺树脂的应用041 2.7聚酰亚胺树脂041 2.7.1热固性聚酰亚胺树脂042 2.7.2热塑性聚酰亚胺树脂042 2.7.3聚酰亚胺树脂的应用043 思考题043 3增强材料044 3.1玻璃纤维044 3.1.1玻璃纤维的分类与性能045 3.1.2玻璃纤维的生产工艺及浸润剂045 3.1.3玻璃纤维的使用形式047 3.2碳纤维048 3.2.1碳纤维的分类049 3.2.2碳纤维的牌号及性能049 3.2.3碳纤维的上浆剂051 3.2.4碳纤维的使用形式052 3.3芳纶053 3.3.1芳纶的种类053 3.3.2芳纶的性能054 3.3.3芳纶的应用055 3.4聚酰亚胺纤维055 3.4.1聚酰亚胺纤维的制备056 3.4.2聚酰亚胺纤维的性能056 3.4.3聚酰亚胺纤维的应用057 3.5PBO纤维057 3.5.1PBO纤维的结构058 3.5.2PBO纤维的性能058 思考题059 4预浸料060 4.1预浸料的分类及特点060 4.1.1预浸料的基本形式060 4.1.2预浸料的分类060 4.1.3预浸料的特点及性能要求061 4.2原材料及配方组成062 4.2.1增强纤维062 4.2.2树脂基体062 4.2.3环氧树脂体系配方设计063 4.3预浸料的制备工艺065 4.3.1溶液浸渍法065 4.3.2热熔浸渍法066 4.3.3预浸料指标及控制068 4.4预浸料的性能及应用069 4.4.1高韧性预浸料069 4.4.2高模量预浸料069 4.4.3耐高温预浸料071 4.4.4低温固化预浸料072 4.4.5低介电预浸料073 4.4.6快速固化预浸料073 4.4.7阻燃预浸料075 思考题076 5复合材料手糊成型077 5.1手糊成型特点及适用性077 5.2手糊成型的原材料078 5.2.1树脂基体078 5.2.2增强材料080 5.2.3辅助材料080 5.3手糊成型模具081 5.3.1制造模具的材料081 5.3.2手糊成型模具结构082 5.3.3手糊成型模具设计原则083 5.3.4模具制造083 5.4手糊成型工艺过程084 5.4.1模具及工具准备084 5.4.2胶衣树脂配制085 5.4.3基体树脂配制085 5.4.4增强材料准备086 5.4.5工艺方法086 5.4.6固化及后处理086 5.4.7环境、安全及健康087 5.5手糊成型工程设计087 5.5.1手糊成型工程设计原则087 5.5.2成型设计案例088 5.6手糊成型的衍生方法091 5.6.1喷射成型091 5.6.2真空袋压辅助成型091 设计题092 6复合材料RTM成型093 6.1RTM成型特点及工艺适用性093 6.2RTM成型的原材料094 6.2.1RTM成型用树脂基体094 6.2.2增强材料095 6.3RTM成型设备及模具096 6.3.1RTM成型设备096 6.3.2RTM成型模具096 6.4RTM工艺过程098 6.4.1工艺设计原则098 6.4.2RTM成型仿真软件098 6.5RTM衍生工艺099 6.5.1真空辅助RTM成型099 6.5.2轻型RTM成型100 6.5.3真空导入成型100 6.5.4树脂膜渗透成型102 6.5.5高压RTM成型102 设计题104 7复合材料模压成型105 7.1模压成型设备105 7.2模压成型的原材料106 7.2.1模塑料106 7.2.2预浸料108 7.3模压成型模具及设计108 7.3.1模具类型108 7.3.2模具材料及加工要求109 7.3.3模具结构110 7.3.4模压成型的等压力设计111 7.4成型设计中的工业软件112 7.4.1工程制图软件112 7.4.2三维建模软件112 7.4.3有限元分析软件113 7.4.4工程设计软件114 7.5模压成型工艺115 7.5.1模塑料的模压成型115 7.5.2预浸料的模压成型116 7.6层压成型工艺118 7.6.1层压成型设备及工艺过程118 7.6.2层压成型用原材料118 7.6.3层压工艺适用性及发展119 7.7模压成型设计案例120 设计题122 8复合材料热压罐成型123 8.1真空袋压成型和压力袋成型123 8.1.1真空袋压成型123 8.1.2压力袋成型124 8.2热压罐成型的工艺特点124 8.3热压罐成型用原材料125 8.4热压罐成型设备及模具126 8.4.1热压罐126 8.4.2成型模具127 8.5热压罐成型工艺及设计127 8.5.1成型工艺过程127 8.5.2预浸料铺层设计128 8.5.3工艺路线图及工艺参数设计129 8.6热压罐成型工程设计案例130 设计题133 9复合材料缠绕成型135 9.1复合材料缠绕成型工艺135 9.1.1缠绕成型工艺方法135 9.1.2缠绕成型工艺过程136 9.2缠绕成型用原材料136 9.2.1增强纤维136 9.2.2树脂基体137 9.3缠绕成型设备及软件137 9.3.1缠绕成型设备137 9.3.2缠绕成型软件139 9.4缠绕规律及设计140 9.4.1缠绕规律140 9.4.2缠绕张力142 9.5缠绕工艺参数计算143 9.5.1缠绕角计算143 9.5.2缠绕层纤维层厚度及壁厚计算143 9.5.3缠绕张力计算144 9.6缠绕成型设计案例146 设计题151 10复合材料拉挤成型152 10.1拉挤成型特点及工艺过程152 10.2拉挤成型用原材料153 10.2.1增强材料153 10.2.2树脂基体及配方设计154 10.3拉挤成型设备与模具158 10.3.1设备组成158 10.3.2拉挤成型模具160 10.4拉挤成型工程设计161 10.5拉挤成型设计案例163 10.6拉挤成型技术进展165 设计题168 11热塑性树脂基复合材料169 11.1热塑性树脂基复合材料的性能特点169 11.2短纤维增强塑料170 11.2.1原材料及设备170 11.2.2工艺过程170 11.2.3短纤维增强塑料的性能和应用171 11.3长纤维增强塑料172 11.3.1原材料及设备172 11.3.2工艺过程173 11.3.3长纤维增强塑料的性能及应用174 11.4热塑性预浸料175 11.4.1热塑性预浸料的原料及特点175 11.4.2热塑性预浸料的制备方法175 11.4.3热塑性预浸料的性能和应用178 思考题178 12复合材料成型技术进展179 12.1复合材料成型方法进展179 12.1.13D打印179 12.1.2自动铺带181 12.1.3自动铺丝182 12.2复合材料新型固化方法183 12.2.1光固化183 12.2.2电子束固化186 12.2.3微波固化189 12.3复合材料性能测试与质量检测190 12.3.1性能测试标准190 12.3.2无损检测191 附录：树脂基复合材料性能测试相关标准196 1树脂性能测试标准196 2纤维性能测试标准196 3预浸料性能测试标准197 4复合材料性能测试标准197 5复合材料无损检测标准199 参考文献200