RTM成型過程數(shù)值模擬.pdf

1、樹脂傳遞模塑(RTM)工藝日益成為復(fù)合材料制造的主導(dǎo)工藝技術(shù)之一。高效生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的樹脂基復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)在于選擇合適的工藝參數(shù)，制定合理的工藝方案。通過對成型過程進(jìn)行數(shù)值模擬，能夠預(yù)測熔體在型腔內(nèi)的狀態(tài)及變化規(guī)律，從而可以輔助模具設(shè)計和成型工藝參數(shù)的設(shè)置與優(yōu)化。本文采用有限元控制體積法對樹脂傳遞成型工藝的等溫充填過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個方面： 1)針對RTM工藝樹脂浸潤增強(qiáng)體的特點(diǎn)，從Darcy定

2、律以及質(zhì)量守恒定律出發(fā)，建立了三維薄壁制件等溫充模流動的理論模型和控制方程。通過對充模過程的物理量進(jìn)行量綱分析，發(fā)現(xiàn)RTM成型中動量方程的壓力梯度項(105N/m3)與重力項(104N/m3)只相差一個數(shù)量級，不能忽略重力項，因此在本文構(gòu)建的模型中考慮了重力項的影響。 2)論文采用有限元控制體積法實(shí)現(xiàn)了RTM充模過程的數(shù)值模擬，即型腔內(nèi)的壓力場采用有限元法求解，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)的控制體積的充填狀況更新流動前沿，從而準(zhǔn)確預(yù)測任意時刻的樹

3、脂流動前峰曲線、壓力場及速率場的分布，以及熔接線和氣穴的位置，為模具及工藝設(shè)計如注射口和排氣口的布置，合模壓力等提供了有效的參考依據(jù)，并通過算例對比驗證了程序?qū)σ痪S、二維平面以及三維薄壁制品的成型過程模擬的可靠性。 3)本文開發(fā)了RTM樹脂流動過程數(shù)值模擬軟件包，并集成到鄭州大學(xué)國家橡塑模具工程研發(fā)中心自主開發(fā)的塑料成型數(shù)值分析軟件Z-Mold中，利用Z-Mold的前后置處理模塊來實(shí)現(xiàn)幾何模型的建立、有限元網(wǎng)格的劃分以及分析結(jié)果