RTM工藝滲透率的研究.pdf

1、樹脂傳遞模塑工藝(RTM)，作為液態(tài)模塑成型工藝(LCM)的一種，也是復合材料的一種封閉成型工藝.隨著復合材料的廣泛應用，對RTM工藝的研究不斷深入，需要對其充模過程進行流動模擬，以便指導生產(chǎn)實踐.而纖維預成型體的滲透率研究對于RTM工藝的流程設計與實際應用非常重要，如何準確地描述樹脂在復合材料中的滲透性能，對于模具設計的優(yōu)化、成型過程的數(shù)值模擬、制造周期的縮短、產(chǎn)品質量的保證等尤為重要.故本文將著重研究RTM工藝的滲透率.
　　

2、 文章在前面首先論述了纖維增強材料滲透率研究的理論基礎，了解到RTM滲流的一些基本理論，通過對達西定律的描述和滲透率獲取方法的分析，采用了數(shù)值模擬這一目前應用比較少的方法.緊接著闡述了一下關于Stokes流的均勻化理論，它是以連續(xù)的介質理論作為基礎，認定宏觀的系統(tǒng)結構是由周期性的微結構在空間內(nèi)進行重復堆積形成的，如此一來宏觀結構的性能參數(shù)可以表成微結構性能參數(shù)的平均值.如前所述，宏觀多孔介質中液體的流動服從于Darcy定律，而微觀單胞

3、內(nèi)液體的流動則可表征為Stokes方程.故而Darcy定律中的滲透率參數(shù)可以把宏觀的流動與單胞內(nèi)的微觀的流動銜接起來，通過均勻化方法對單胞內(nèi)的流動進行分析歸納以得到等效滲透率參數(shù)的計算表達式.
　　 本文研究的中心任務是針對目前研究較少的三維預成型體滲透率展開數(shù)值模擬，通過求解微觀結構的三維Navier-Stokes方程，藉此得到微觀流動中流體的速度場和壓力場，然后回代入宏觀流動的達西定律求解，用以求出多孔介質的等效滲透率參數(shù).

4、具體做法如下：運用均勻化方法得到微觀的單胞模型，然后對微觀單胞內(nèi)的三維Navier-Stokes方程進行變分和離散化，得到有限元離散方程，為了達到減小計算量和提高精度的效果，采用了混合有限元法進行方程的求解，具體的算法是采用一個兩階的分裂算法的時間分離格式，并通過一個數(shù)值實例進行算法的驗證，運用ANSYS軟件得到的數(shù)據(jù)進行了數(shù)值計算，并把數(shù)值計算的結果與他人理論成果和實驗結論進行了比照，得到較好地近似，初步驗證了算法的可行性，為以后進一