纖維纏繞成型中樹脂流動-纖維密實行為研究.pdf

1、纖維纏繞成型工藝是制備先進復(fù)合材料的主要工藝方法之一，具有節(jié)省原材料、易自動化和制件質(zhì)量高等優(yōu)點。纖維纏繞成型工藝過程復(fù)雜，工藝參數(shù)難以直接測定。在固化成型過程中存在熱傳導(dǎo)、化學(xué)反應(yīng)放熱、樹脂黏度變化和樹脂流動等多種相互關(guān)聯(lián)的物理化學(xué)現(xiàn)象。纖維纏繞工藝制度的確定一般需要通過多次試驗摸索，周期長、成本高。相比于試驗研究方法，采用數(shù)值仿真方法研究纖維纏繞成型過程可實現(xiàn)對成型過程中各個工藝參數(shù)的預(yù)測更為經(jīng)濟有效。同時，數(shù)值仿真方法可為纖維纏繞

2、成型工藝制度的制定、優(yōu)化提供依據(jù)。因此，采用數(shù)值仿真方法分析纖維纏繞成型工藝過程對纖維纏繞復(fù)合材料低成本制造具有重要的工程意義。
　　本文基于Squeeze-sponge模型，發(fā)展了描述纖維纏繞固化成型過程中的樹脂流動/纖維密實的數(shù)值模型。首先，考慮樹脂黏度、固化度、制件內(nèi)部溫度變化、纏繞制件的滲透率等參數(shù)的影響，基于牛頓流體在多孔介質(zhì)中流動的滲流理論模擬成型過程中樹脂的流動行為;其次，考慮因樹脂流動而帶來的纖維體分比變化的影響，

3、采用固化動力學(xué)方程模擬樹脂的固化行為;最后，利用APDL語言編寫了描述纖維纏繞成型工藝過程的數(shù)值程序，并對建立的模型進行了驗證。通過模擬不同的工藝參數(shù)（纏繞張力、初始固化參數(shù)）與幾何參數(shù)下圓筒殼纏繞成型過程，預(yù)測了樹脂流動、制件內(nèi)部溫度場、固化度與纖維體分比等工藝參數(shù)的變化。分析結(jié)果表明:相較于各層纏繞張力相等的纏繞張力制度，采用層間壓力相等的纏繞張力制度時，制件內(nèi)樹脂分布更加均勻，各層纖維體分比趨于一致;適當(dāng)提高遠離樹脂出口位置的纏繞