隨機多尺度有限元法在復合材料液態(tài)成型模擬中的應用.pdf

1、本課題來源是國家自然科學基金“樹脂在雙尺度多孔纖維預制體中的非飽和滲流機理與數值模擬研究”，項目編號：51073125。
　　 先進樹脂基復合材料技術在航空和汽車工業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用，世界主要工業(yè)化國家為了解決高性能、低成本復合材料關鍵技術，都制定了相應的中長期研究計劃。LCM工藝中樹脂在增強體纖維間的流動被考慮為多孔介質的滲流運動，一般只能采用數值方法求解，目前，大多數滲流分析都采用確定性分析方法，其中多尺度有限元法是

2、近幾年來提出的非常有效的數值計算方法，通過滿足相應的定解問題來構建基函數，能夠反映多孔介質滲流運動的物理實質，而且可以有效的抓住大尺度解的特征而不需要在精細尺度上計算，克服了傳統(tǒng)有限元方法的缺點。然而樹脂中每一點的滲透系數均可看成隨機變量，那么將這種隨機性引入到多尺度有限元分析中，即形成隨機多尺度有限元法。由于滲透系數的隨機性，因此對滲流場進行隨機多尺度有限元分析是很有必要的。
　　 本文的主要工作和成果如下：
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3、.本文分別介紹了隨機有限元法和多尺度有限元法，將兩種方法結合成一種新的方法-隨機多尺度有限元法，然后介紹了隨機多尺度有限元法的基本原理，包括隨機變分法、隨機多尺度基函數的構建和隨機多尺度有限元法的解三個方面，給出了用隨機多尺度有限元法解橢圓型方程的基本方法。
　　 2.本文的主要工作是建立LCM工藝中樹脂充模過程的數學模型，然后運用隨機多尺度有限元法來求解該模型并編寫相應的算法，最后利用計算機模擬技術編寫相應的程序對整個過程進行

4、數值模擬。
　　 3.分別用傳統(tǒng)的有限元法和隨機多尺度有限元法對樹脂充模過程進行理論分析并利用計算機進行數值模擬，并對兩種算法的計算結果進行分析比較，驗證了該算法的可行性。通過對樹脂流動的數值模擬，分析了樹脂流動軌跡和充模時間；模擬了不同壓力作用下預制件內的壓力分布情況。
　　 本文的研究結果驗證了算法的可行性，為LCM這種復合材料成型技術奠定了理論基礎，為優(yōu)化成型工藝參數，模具設計及產品質量控制提出了一種新的算法。