樹脂傳遞模塑成型工藝中預(yù)成型體滲透率預(yù)測(cè)及充模仿真.pdf

1、樹脂傳遞模塑成型工藝（Resin Transfer Molding，RTM）因其成品損傷容限高、易成型大型復(fù)雜制件等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。充模過程是RTM工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，該過程的設(shè)計(jì)對(duì)工藝成型質(zhì)量影響大。目前國(guó)內(nèi)RTM充模參數(shù)采用多次試驗(yàn)的方法進(jìn)行確定，該方法容易造成成本高、效率低等問題。針對(duì)以上問題，本文采用數(shù)值模擬方法對(duì)RTM充模過程進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)充模過程仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能夠有效降低設(shè)計(jì)成本、縮

2、短設(shè)計(jì)周期、提高成型質(zhì)量。
　　本文在對(duì)RTM充模過程進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立了充模流動(dòng)數(shù)學(xué)模型。RTM充模仿真系統(tǒng)包含有人機(jī)交互、預(yù)成型體幾何建模、滲透率預(yù)測(cè)、充模仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這五個(gè)功能模塊。通過對(duì)五個(gè)功能模塊和仿真流程的分析，建立了系統(tǒng)的總體方案。隨后建立了系統(tǒng)的多層次體系結(jié)構(gòu)和滲透率預(yù)測(cè)技術(shù)方案。
　　滲透率是RTM充模仿真的重要參數(shù)之一。本文首先建立了織物預(yù)成型體單胞內(nèi)纖維束間細(xì)觀流動(dòng)和纖維束內(nèi)部微觀流動(dòng)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模

3、型，隨后建立起不同壓縮狀態(tài)下的單胞幾何模型。通過仿真和分析不同壓縮狀態(tài)單胞的滲透率預(yù)測(cè)值，得到壓縮變形對(duì)滲透率影響的相關(guān)結(jié)論。最后通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量及數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了上述建模和預(yù)測(cè)方法的正確性。
　　基于VOF模型研究了RTM充模仿真方法，并通過二維算例驗(yàn)證了該算法的準(zhǔn)確性。采用控制仿真中引入?yún)R項(xiàng)函數(shù)的方法建立了非飽和流動(dòng)數(shù)學(xué)模型。隨后采用“從屬單元”模型和有限元/控制體積法相結(jié)合的方法，對(duì)非飽和流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值求解。通過采用兩相流技術(shù)和