碳纖維復合材料的結(jié)構(gòu)模型仿真及其成型工藝的多場耦合數(shù)值模擬.pdf

1、碳纖維增強復合材料因其優(yōu)異的性能被廣泛的應用于軍事與航空領域,其核心制造工藝包括預制體結(jié)構(gòu)骨架的編織和固化成型兩個方面的內(nèi)容。由于細觀結(jié)構(gòu)的復雜性與成型過程在多重物理化學變化影響下的不可控性,實際生產(chǎn)多采用基于歷史經(jīng)驗的試制法,增加了制造成本,產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性也無法得到保證。
　　本文結(jié)合可視化三維建模技術(shù)與數(shù)值模擬仿真技術(shù),針對碳/碳和樹脂基兩種碳纖維增強材料,分別進行編織和成型兩個階段的工藝模擬研究,完成了相關自主軟件的研發(fā),

2、對實際工藝的原理性分析與制件結(jié)構(gòu)的量化分析具有較高的指導性意義。
　　本文依據(jù)軸棒法三維四向編織工藝的結(jié)構(gòu)特點,基于 UG建模平臺,結(jié)合 UG二次開發(fā)技術(shù)和參數(shù)化設計的思想,實現(xiàn)了預制體的智能化結(jié)構(gòu)仿真功能;通過參數(shù)校驗、用戶引導等輔助機制,開發(fā)了交互性良好的用戶界面;主要模塊由單面剖切、多面剖切、塊狀孔隙切片及參數(shù)反求等組成,可建立編織工藝與孔隙結(jié)構(gòu)間的量化關系,并將其作為成型工藝模擬中結(jié)構(gòu)參數(shù)的選用與計算的工具。
　　使

3、用流體仿真軟件 Fluent對熱壓罐的溫度與壓力環(huán)境進行了模擬,給出了熱壓工藝的邊界簡化方法;建立了熱化學和密實流動模塊的三維數(shù)學模型,可對熱傳導、固化放熱、樹脂流動及層板壓縮等過程進行描述,采用隱式差分法得到了各場量的控制方程的離散格式,并給出了參與計算的各參量的選用與求解方案;在 VS2010編程環(huán)境下完成了模擬軟件的開發(fā),通過標準化實驗的算例分析,驗證了本文所采納的工藝模型與數(shù)值算法的可靠性;設計了多組基于控制變量法的參數(shù)對比試驗