LCM工藝細(xì)觀流動(dòng)與固化過(guò)程的數(shù)值分析.pdf

1、纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料以質(zhì)輕、高強(qiáng)和耐腐等特性在航空航天、機(jī)電工業(yè)、建筑設(shè)施等諸多領(lǐng)域中取代傳統(tǒng)的金屬材料而得到較為廣泛的應(yīng)用,尤其是在航空和風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。LCM技術(shù)是樹(shù)脂基復(fù)合材料的主要成型方法。其在充填過(guò)程中存在的空隙、纖維浸漬不良以及在固化過(guò)程中存在的溫度和固化度的不均勻性等問(wèn)題直接影響到制件的質(zhì)量。因此本文對(duì)LCM成型技術(shù)中樹(shù)脂細(xì)觀流動(dòng)過(guò)程和固化過(guò)程進(jìn)行研究。
　　本文建立了樹(shù)脂在纖維束間流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。在恒壓入口邊界條件

2、下,同時(shí)考慮重力和表面張力對(duì)樹(shù)脂流動(dòng)過(guò)程的影響,利用Fluent軟件中的PISO算法,并結(jié)合VOF界面追蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了樹(shù)脂非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的數(shù)值模擬,揭示溫度、恒定充填壓力和纖維束間距等參數(shù)對(duì)纖維束間樹(shù)脂流動(dòng)前沿的變化規(guī)律。
　　將增強(qiáng)材料視為多孔介質(zhì)區(qū)域,考慮多相流問(wèn)題,建立了樹(shù)脂在纖維束內(nèi)和纖維束間流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。樹(shù)脂在纖維束內(nèi)的流動(dòng)采用多相多孔介質(zhì)模型內(nèi)的流動(dòng)行為描述,樹(shù)脂在纖維束間采用純流體的流動(dòng)行為描述,兩者之間的耦合區(qū)域采用單

3、區(qū)域法處理。分別對(duì)充填過(guò)程中的工藝參數(shù)對(duì)樹(shù)脂流動(dòng)的影響規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬,得到充填壓力、纖維束間距、滲透率和孔隙率等對(duì)纖維束內(nèi)和纖維束間樹(shù)脂流動(dòng)前沿的變化規(guī)律。
　　基于Abaqus有限元軟件的二次開(kāi)發(fā)接口,利用Fortran語(yǔ)言平臺(tái)編寫了固化過(guò)程程序,實(shí)現(xiàn)LCM工藝固化過(guò)程的數(shù)值模擬。討論了固化溫度曲線中的升溫速率、模型板厚度和復(fù)合材料中纖維體積含量等參數(shù)對(duì)固化過(guò)程中的溫度場(chǎng)和固化度場(chǎng)的影響。以三維 U型件的固化過(guò)程為例進(jìn)行模擬分