本文關(guān)鍵詞：VARI工藝成型大型方艙的計(jì)算機(jī)模擬關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 方艙 有限元分析 VARI工藝 等效滲透率 PAM-RTM 粘度模型

【摘要】：真空輔助成型工藝(VARI, Vacuum Assisted Resin Infusion)是研究學(xué)者在樹脂傳遞模塑工藝(RTM, Resin Transferring Molding)的基礎(chǔ)上又借鑒了真空袋法開發(fā)的一種先進(jìn)的低成本復(fù)合材料成型技術(shù),具有纖維孔隙率低、產(chǎn)品性能好、工藝靈活、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),非常適合汽車、飛機(jī)、船舶等大尺寸產(chǎn)品的生產(chǎn)。VARI工藝的模腔是由一面剛性模具、一面真空袋膜組成,所以該工藝只能成型一面光滑、一面粗糙的制品。本課題的目的是設(shè)計(jì)一種符合實(shí)際要求的大型復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)方艙,其鋪層結(jié)構(gòu)為纖維層-PVC泡沫-纖維層,并使用PAM-RTM模擬軟件對(duì)使用VARI工藝生產(chǎn)方艙的過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)成型模擬。大型方艙的成型模擬的主要影響因素有樹脂體系的粘度、纖維層的組成、鋪層的方式、注膠口、出膠口和流道的設(shè)置等。本文使用實(shí)驗(yàn)和模擬的方法對(duì)這些因素進(jìn)行研究,優(yōu)化相應(yīng)的工藝參數(shù),得出一個(gè)對(duì)大型方艙的VARI成型工藝具有指導(dǎo)意義的結(jié)論。對(duì)方艙中使用的環(huán)氧樹脂體系流變性能進(jìn)行了系統(tǒng)性研究,利用Origin分析和擬合處理等方法對(duì)樹脂體系進(jìn)行等溫粘度特性、動(dòng)態(tài)粘度特性分析,并得出了環(huán)氧樹脂體系的粘度模型,為大型方艙的VARI工藝計(jì)算機(jī)模擬提供數(shù)據(jù)支持,又通過DSC分析此類環(huán)氧樹脂體系的凝膠化溫度和固化溫度。分析了纖維材料的滲透率的測試方法,并針對(duì)性的對(duì)實(shí)驗(yàn)用單軸向玻璃纖維、雙軸向玻璃纖維和雙軸向碳纖維三種纖維織物的滲透率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。然后通過綜合討論夾芯結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法和有限元建模的方法,提出一種新的等效滲透率的計(jì)算方法,并確認(rèn)將方艙模型簡化為2D殼單元模型的方案,最后通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算出夾芯結(jié)構(gòu)等效滲透率的數(shù)值。本文參考《軍用方艙通用規(guī)范》和相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使用SolidWorks軟件設(shè)計(jì)并建立方艙的實(shí)體模型,然后再將方艙實(shí)體模型簡化為2D的殼單元模型,最后使用VisualMesh對(duì)方艙模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分。通過分析方艙結(jié)構(gòu)和形狀,根據(jù)注膠口和出膠口位置的設(shè)置的不同,設(shè)計(jì)6種不同的充模方案,然后采用PAM-RTM軟件對(duì)方艙的VARI工藝成型過程進(jìn)行樹脂充模模擬,通過分析樹脂流動(dòng)云圖動(dòng)畫、樹脂充模時(shí)間云圖及充模壓力分布圖分析不同充模方案對(duì)方艙VARI成型工藝過程及結(jié)果的影響。為了更加符合實(shí)際生產(chǎn)中的充模過程,本文結(jié)合重力和真空壓力對(duì)充模過程的影響對(duì)充模方案進(jìn)行了優(yōu)化,并得出最優(yōu)的充模方案為：頂面長軸注膠,四底角出膠,抽真空的壓力大小為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,重力方向垂直向下。優(yōu)化后的充模方案具有充模時(shí)間短、充模壓力分布均勻和無明顯缺陷產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：方艙 有限元分析 VARI工藝 等效滲透率 PAM-RTM 粘度模型
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 引言13-14
• 1.2 真空輔助樹脂注射成型(VARI)工藝14-21
• 1.2.1 VARI成型工藝原理15-16
• 1.2.2 VARI成型工藝特點(diǎn)16-17
• 1.2.3 VARI工藝的技術(shù)要求17-18
• 1.2.4 VARI成型工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3 存在的問題21-22
• 1.4 本課題主要研究內(nèi)容22-23
• 第二章 VARI工藝用環(huán)氧樹脂體系流變性能研究23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 流變特性研究實(shí)驗(yàn)部分23-25
• 2.2.1 主要實(shí)驗(yàn)原材料23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測試方法24
• 2.2.3 粘度的測定24
• 2.2.4 DSC測定24-25
• 2.3 結(jié)果與分析25-32
• 2.3.1 環(huán)氧樹脂體系動(dòng)態(tài)粘度特性25-26
• 2.3.2 環(huán)氧樹脂體系等溫粘度特性26-27
• 2.3.3 環(huán)氧樹脂體系化學(xué)流變模型27-31
• 2.3.4 DSC分析31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-35
• 第三章 方艙材料滲透率35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 計(jì)算滲透率的理論基礎(chǔ)35-37
• 3.2.1 達(dá)西定律35-36
• 3.2.2 一維流動(dòng)滲透率的計(jì)算方法36-37
• 3.2.3 孔隙率測定37
• 3.3 纖維織物的滲透率測試37-41
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)備37-38
• 3.3.2 纖維滲透率的測試38-39
• 3.3.3 結(jié)果與處理39-41
• 3.4 夾芯結(jié)構(gòu)的滲透率41-45
• 3.4.1 夾芯結(jié)構(gòu)中的流動(dòng)特性41
• 3.4.2 有限元建模的簡化和等效滲透率的提出41-44
• 3.4.3 夾芯結(jié)構(gòu)滲透率的數(shù)據(jù)處理44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 方艙有限元模型的建立47-53
• 4.1 分析軟件平臺(tái)47
• 4.2 VARI模擬的具體步驟47-48
• 4.3 SolidWorks建立模型48-50
• 4.4 方艙有限元網(wǎng)格的劃分50-53
• 第五章 方艙成型的模擬和優(yōu)化53-65
• 5.1 充模模擬方案擬定53-57
• 5.1.1 充模方案53-54
• 5.1.2 結(jié)果與分析54-57
• 5.2 充模方案的優(yōu)化57-59
• 5.3 真空壓力對(duì)充模過程的影響59-60
• 5.4 重力因素對(duì)充模過程的影響60-62
• 5.5 最終方案的成型過程62-64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 第六章 主要結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 致謝73-75
• 參與的科研項(xiàng)目75-77
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表77

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魏俊偉;張用兵;郭萬濤;;真空輔助成型(VARI)工藝研究進(jìn)展[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2010年03期

2 董永祺;真空輔助樹脂注射模塑(VARI)工藝介紹[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;1993年06期

3 趙渠森,趙攀峰;真空輔助成型工藝(VARI)研究[J];纖維復(fù)合材料;2002年01期

4 李文帆;吳曉青;;注入線分段控制對(duì)VARI中流動(dòng)前沿的模擬[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年21期

5 盧峰;;VARI工藝初探[J];適用技術(shù)市場;1996年11期

6 劉金良;吳曉青;;VARI成型工藝中重力效應(yīng)分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

7 李曄;張連旺;鐘翔嶼;包建文;;VARI成型泡沫夾層復(fù)合材料界面質(zhì)量控制方法研究[J];高科技纖維與應(yīng)用;2012年06期

8 張連旺;包建文;鐘翔嶼;;VARI工藝用海因環(huán)氧樹脂性能研究[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2014年03期

9 董永祺;英國VARI技術(shù)交流會(huì)在北航舉行[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;1992年05期

10 趙晨輝;張廣成;李莎莎;;玻纖編織布復(fù)合材料VARI工藝中樹脂流動(dòng)行為研究[J];工程塑料應(yīng)用;2012年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 趙渠森;趙攀峰;;VARI真空輔助成型技術(shù)[A];復(fù)合材料：生命、環(huán)境與高技術(shù)——第十二屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

2 宋U喕，

本文編號(hào)：696527