真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑（Vacuum assisted resin transfer molding,簡(jiǎn)稱(chēng)VARTM）技術(shù)是一種新型的高性能、高經(jīng)濟(jì)性聚合物復(fù)合材料成型工藝。由于具有成品力學(xué)性能高、生產(chǎn)操作簡(jiǎn)便、工藝成本低、對(duì)周?chē)h(huán)境危害小等制造優(yōu)勢(shì),已可用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的風(fēng)電葉片制備,不僅提高了葉片的性能,而且也能滿(mǎn)足節(jié)能無(wú)害環(huán)保的需求。本文主要研究目標(biāo)是對(duì)VARTM技術(shù)中樹(shù)脂流動(dòng)行為進(jìn)行研究得出樹(shù)脂流動(dòng)基本規(guī)律,分析影響樹(shù)脂流動(dòng)行為的因素,并將工藝應(yīng)用于葉片迎風(fēng)面殼體制備中,通過(guò)數(shù)值模擬有限元仿真確定工藝方案,實(shí)驗(yàn)制備按比例縮小的葉片制件對(duì)玻纖復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片的充模時(shí)間和充模質(zhì)量進(jìn)行探究,探討葉片制備的充模方案是否符合工藝要求與環(huán)保要求,同時(shí)分析對(duì)比仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)理論分析對(duì)于預(yù)測(cè)充模過(guò)程的可行性。基于以上目標(biāo),本文主要研究了以下三部分的內(nèi)容。為了探索玻璃纖維真空輔助模塑下樹(shù)脂的浸潤(rùn)規(guī)律,了解樹(shù)脂在玻璃纖維多孔介質(zhì)中的浸潤(rùn)過(guò)程,運(yùn)用達(dá)西定律和質(zhì)量守恒方程,引入赫爾肖流動(dòng)理論建立樹(shù)脂充模過(guò)程中模腔壓力變化模型和基本控制方程,探究影響VARTM工藝中驅(qū)動(dòng)力對(duì)充模過(guò)程的影響,以達(dá)到通過(guò)... 

【文章來(lái)源】：東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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圖１－２中國(guó)能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀??近幾年，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)己基本成熟，風(fēng)力發(fā)電棄能限電的情況在全國(guó)范圍內(nèi)有??

葉片〖１８１。中材科技公司突破了國(guó)外葉根預(yù)埋專(zhuān)利技術(shù)限制，掌握了?ＶＡＲＴＭ工藝制備??葉片的關(guān)鍵技術(shù)，在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)發(fā)了葉片主動(dòng)式電熱防除冰技術(shù)，推進(jìn)了低風(fēng)速大葉型??生產(chǎn)提速項(xiàng)目，大大降低了成本，實(shí)現(xiàn)２４小時(shí)占模周期，提升了年產(chǎn)效能。此外，從??設(shè)計(jì)端開(kāi)始優(yōu)化材料及工藝設(shè)計(jì)，部分葉型產(chǎn)品己實(shí)現(xiàn)減重我國(guó)的風(fēng)電新增裝??機(jī)和累計(jì)裝機(jī)量在全球范圍內(nèi)持續(xù)保持領(lǐng)先。??霪、讀…＜ｒ?；，—’??？?，酸，?：ｒ?ｔ??１＾：＇，??⑷風(fēng)力發(fā)電機(jī)?（ｂ）ＶＡＲＴＭ技術(shù)制備風(fēng)機(jī)葉片??圖１?－３?ＶＡＲＴＭ應(yīng)用于風(fēng)電行業(yè)??１．３．２?ＶＡＲＴＭ技術(shù)數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀??隨著對(duì)ＶＡＲＴＭ工藝原理及樹(shù)脂流動(dòng)規(guī)律的深入丫解，丨內(nèi)外對(duì)于ＶＡＲＴＭ工藝的??數(shù)值模擬應(yīng)用也展開(kāi)了相關(guān)研究。在大多數(shù)情況下，對(duì)樹(shù)脂充模過(guò)程進(jìn)行仿真模擬可以??確定注膠口和溢膠口的最佳位置、樹(shù)脂和纖維材料的組合等有利于優(yōu)化充模時(shí)間，并ＩＩ??極大地避免諸如樹(shù)脂富集區(qū)域，氣泡，干斑，高孔隙率區(qū)域以及固化收縮后形成裂紋等??問(wèn)題。??在ＶＡＲＴＭ工藝中，向纖維增強(qiáng)材料中注入樹(shù)脂的過(guò)程被認(rèn)為是充填多孔介質(zhì)的過(guò)??程。運(yùn)用數(shù)值模擬的方法不僅要預(yù)測(cè)樹(shù)脂在纖維屮的流動(dòng)規(guī)律與前沿形狀，而且需要解??決樹(shù)脂在纖維增強(qiáng)材料中溫度場(chǎng)勹丨丨（力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)耦合問(wèn)題。樹(shù)脂在多孔介質(zhì)中的滲流是??復(fù)雜的三維瞬態(tài)過(guò)程，因此對(duì)ＶＡＲＴＭ工藝中的樹(shù)脂充填流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行有效的數(shù)值模擬??需要考慮諸多復(fù)雜因素，難度相當(dāng)大但也尤為重要ｌ２（ｕｎ。??國(guó)外對(duì)于ＶＡＲＴＭ技術(shù)的數(shù)值模擬一般以充模分析軟件為基礎(chǔ)，進(jìn)行仿肚模擬并與??實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)研究。許多學(xué)者和科研機(jī)構(gòu)均開(kāi)發(fā)了各種應(yīng)用于不同充欖環(huán)境的

相同，真空壓力越大充模時(shí)間越短，而毛細(xì)效應(yīng)對(duì)充模時(shí)間的影響主要取決于??不同纖維材料預(yù)處理時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)程度不同。??２．２?ＶＡＲＴＭ工藝概述??２．２．１?ＶＡＲＴＭ工藝原理及特點(diǎn)??ＶＡＲＴＭ工藝的原理為用真空袋膜將纖維預(yù)制體完全包裹于模具之上，并在纖維上??依次鋪設(shè)相應(yīng)真空輔材，使用真空泵制造完全真空的環(huán)境，利用模腔內(nèi)與大氣壓的壓力??差推動(dòng)樹(shù)脂從樹(shù)脂罐內(nèi)流向模具，待樹(shù)脂完全浸潤(rùn)纖維預(yù)制體后保持真空泵打開(kāi)一段時(shí)??間，經(jīng)過(guò)固化及后處理便可得到復(fù)合材料制品。其工藝生產(chǎn)裝置如圖２－１所示：??樹(shù)脂流動(dòng)力向??１?２?３?４?５??［?「?廠(chǎng)?「?廣??／?／?／?／?／??／?ｉ?ｊ?＃■＇？?／?ｉ??撤］丨?／?Ｉ—ｆ??Ｉ?：：??１．真空泵２．橡膠管３．樹(shù)脂收集器４．模具、纖維鋪層及真空輔材５．樹(shù)脂??圖２－１?ＶＡＲＴＭ工藝生產(chǎn)裝置示意圖??整個(gè)工藝系統(tǒng)中最重要的部分為模具、纖維鋪層及真空輔材部分．材料鋪裝的選擇??與鋪層順序都決定充模成功與否和制件質(zhì)量，合理的鋪層順序不僅有利于樹(shù)脂在模具內(nèi)??的流動(dòng)且便于脫模，保持制件的完整性。工藝屮所；／，丨材料和具休鋪層順序如圖２－２所??７Ｋ?〇??？９－??

【參考文獻(xiàn)】：
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