LCM工藝細觀流動與固化過程的數(shù)值分析.pdf

1、纖維增強樹脂基復(fù)合材料以質(zhì)輕、高強和耐腐等特性在航空航天、機電工業(yè)、建筑設(shè)施等諸多領(lǐng)域中取代傳統(tǒng)的金屬材料而得到較為廣泛的應(yīng)用,尤其是在航空和風力發(fā)電領(lǐng)域。LCM技術(shù)是樹脂基復(fù)合材料的主要成型方法。其在充填過程中存在的空隙、纖維浸漬不良以及在固化過程中存在的溫度和固化度的不均勻性等問題直接影響到制件的質(zhì)量。因此本文對LCM成型技術(shù)中樹脂細觀流動過程和固化過程進行研究。
　　本文建立了樹脂在纖維束間流動的數(shù)學模型。在恒壓入口邊界條件

2、下,同時考慮重力和表面張力對樹脂流動過程的影響,利用Fluent軟件中的PISO算法,并結(jié)合VOF界面追蹤技術(shù)實現(xiàn)了樹脂非穩(wěn)態(tài)流動的數(shù)值模擬,揭示溫度、恒定充填壓力和纖維束間距等參數(shù)對纖維束間樹脂流動前沿的變化規(guī)律。
　　將增強材料視為多孔介質(zhì)區(qū)域,考慮多相流問題,建立了樹脂在纖維束內(nèi)和纖維束間流動的數(shù)學模型。樹脂在纖維束內(nèi)的流動采用多相多孔介質(zhì)模型內(nèi)的流動行為描述,樹脂在纖維束間采用純流體的流動行為描述,兩者之間的耦合區(qū)域采用單

3、區(qū)域法處理。分別對充填過程中的工藝參數(shù)對樹脂流動的影響規(guī)律進行數(shù)值模擬,得到充填壓力、纖維束間距、滲透率和孔隙率等對纖維束內(nèi)和纖維束間樹脂流動前沿的變化規(guī)律。
　　基于Abaqus有限元軟件的二次開發(fā)接口,利用Fortran語言平臺編寫了固化過程程序,實現(xiàn)LCM工藝固化過程的數(shù)值模擬。討論了固化溫度曲線中的升溫速率、模型板厚度和復(fù)合材料中纖維體積含量等參數(shù)對固化過程中的溫度場和固化度場的影響。以三維 U型件的固化過程為例進行模擬分