复合材料液体成型技术作为可适用于大型工程结构制造的先进复合材料生产技术,具有成型快、成本低并具有大规模量产的优点,是目前工业界和学术界的研究热点。但复合材料液体成型工艺一直缺少相应的合适的成型监测手段,导致了复合材料产品质量和一致性难以保证。工业生产常采用介电法对工艺流程进行监测,但介电法只能用于玻璃纤维复合材料,且精度较差、监测量较少。学术界许多学者提出了多种实时监测方法,如光纤法、热学法和波传播法,但这些方法应用条件较为苛刻,成本较高,目前仍然处于实验室验证阶段,在工业生产上应用的技术成熟度还不高。本文采取数值模拟和实验验证相结合的方法,首先对复合材料液体成型工艺过程进行数值模拟,掌握复合材料液体成型的基本规律,然后采取基于压电传感网络的监测技术,将锆钛酸铅(Pb-based lead Zirconium Titanate,简称PZT)传感器布置在模具上(可内侧或外侧),利用PZT可实现压力、机电阻抗和波传播三种方法,对复合材料液体成型工艺进行由点至面,从局部到整体的多物理量实时监测,并进行实验验证。本文主要工作如下:(1)研究了复合材料液体成型过程时树脂流动过程和固化时温度场与固化度场的相互耦合过程。首先通过对环氧树脂进行DSC实验,求得相应n级动力学模型参数。然后通过PAM-RTM有限元软件进行树脂填充纤维材料的模拟,得到树脂流动前沿和具体的流动过程。接着基于Abaqus有限元软件,通过Fortran编写,将n级动力学模型和子程序结合,对固化过程中温度场和固化度场进行了耦合计算,并分析得到最优固化方式及温度。(2)提出了基于压力法和Lamb波法的树脂流动前沿监测方法,实现大型复合材料结构的从点到面的流动前沿评估。通过对压力信号进行滤波平滑处理,可以证明基于压力法在点监测上具有较高精度。基于不同模态Lamb波的传播特性,分别提取基于A0相位、A0幅值和S0相位的三种不同特征因子对树脂流动过程进行表征和预测,实验验证了三种特征因子的有效性。实验结果表明,基于Lamb波法可以对大面积大范围结构内的树脂流动过程进行监测,尽管精度不如压力法,但通过不同路径的对比分析,可预测流动前沿的位置。(3)提出了基于压电阻抗和Lamb波相结合的树脂固化监测方法,实现复合材料液体成型过程中从局部到整体的固化度综合评估。对谐振频率和反谐振频率进行归一积分处理,通过对比归一积分数据和模拟结果并建立一一映射关系,发现基于阻抗分析法可针对成型过程中的重点区域进行局部的定量化监测。通过S0模态Lamb波的幅值和波速的变化,可定性化反映固化过程各个阶段及结束特征和定量化成像固化度。实验结果表明,通过不同路径的Lamb波幅值变化的定性化分析,可评价复合材料液体成型过程固化度。