發(fā)布時間：2017-09-25 01:11

  本文關鍵詞：纖維增強復合材料VARTM工藝樹脂固化過程中溫度場的研究

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【摘要】：樹脂基纖維增強復合材料通常是由增強材料與基體材料經(jīng)過一定的成型工藝而形成綜合性能比較優(yōu)異的復合材料。復合材料制品在固化成型過程中,溫度是影響產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率的主要因素之一,不同部位的溫度分布及其變化情況直接影響復合材料的固化過程,從而影響復合材料的性能和質量。此外模具材料和復合材料的參數(shù)也對復合材料的溫度場的影響較大,在固化反應過程中,這些復合材料的參數(shù)會隨著溫度而改變,導致復合材料各個部位的溫度變化不一。因此了解和改進復合材料成型過程中溫度場的分布是目前企業(yè)和生產(chǎn)商比較關注的問題,合理的溫度分布能夠提高產(chǎn)品的質量,從而改進制品的性能。本文以R688型環(huán)氧樹脂、H3268型固化劑和雙軸向玻璃纖維為研究對象,通過模擬和實驗探討了常溫下樹脂基纖維增強復合材料固化過程中溫度的變化規(guī)律,為提高產(chǎn)品質量提供了理論依據(jù)。本文的主要研究成果如下:首先,采用不同升溫速率對VARTM用熱固性環(huán)氧樹脂進行DCS分析測試,獲取相對應的熱流曲線,根據(jù)熱流曲線求導出相應的固化度,同時基于Kissinger方程和Crane方程計算出固化三因子(即指前因子、活化能和反應級數(shù)),最后利用這些相關參數(shù)求解出對應的固化動力學方程。然后,基于熱傳導和固化動力學理論,采用有限元法建立復合材料的物理模型和數(shù)學模型,根據(jù)環(huán)氧樹脂固化動力學方程的參數(shù)采用C語言來編寫固化動力學方程的熱源項,通過UDF在編譯時被嵌入數(shù)據(jù)庫并與fluent連接,依據(jù)fluent來模擬復合材料在固化過程中固化放熱和溫度變化情況。最后,以R688型環(huán)氧樹脂為基體、玻璃纖維布為增強材料使用VARTM工藝固化成型中進行溫度場的監(jiān)測實驗,通過溫度記錄儀采集預埋入纖維布中數(shù)點位置的熱電偶的溫度,記錄復合材料在固化過程中不同位置和不同時刻的溫度變化情況。將模擬的情況與實驗的結果進行對比,從而驗證模型的準確性。
【關鍵詞】：VARTM 固化 溫度場 熱傳導 固化動力學
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 VARTM成型工藝的概述及特點10-13
• 1.2.1 VARTM概述10-11
• 1.2.2 VARTM工藝特點11-12
• 1.2.3 VARTM工藝的應用12-13
• 1.3 環(huán)氧樹脂、固化劑及玻璃纖維簡介13-17
• 1.3.1 環(huán)氧樹脂13-14
• 1.3.2 固化劑14-15
• 1.3.3 環(huán)氧樹脂固化成型15-17
• 1.3.4 玻璃纖維17
• 1.4 國內外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.4.1 國內溫度場的研究進展18-20
• 1.4.2 國外溫度場的研究進展20-22
• 1.5 課題來源及研究內容22-23
• 1.6 本章小結23-24
• 第2章 熱固性樹脂固化溫度場的數(shù)學模型24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 熱傳導24-26
• 2.2.1 基本概念24-25
• 2.2.2 熱傳導方程25-26
• 2.3 熱固性樹脂固化動力學理論研究26-34
• 2.3.1 實驗部分27-29
• 2.3.2 DSC實驗結果與討論29-30
• 2.3.3 固化動力學理論30-34
• 2.4 初始條件34-35
• 2.5 模擬方法35-37
• 2.6 本章小結37-38
• 第3章 基于Fluent有限元溫度場模擬38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 Fluent和UDF簡介38-40
• 3.2.1 Fluent簡介38-39
• 3.2.2 UDF簡介39
• 3.2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)39-40
• 3.3 物理模型的建立40-41
• 3.3.1 幾何模型40
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分40-41
• 3.4 參數(shù)設定41-44
• 3.5 UDF的編譯44
• 3.6 邊界條件的設定44-46
• 3.7 求解器46
• 3.8 殘差監(jiān)測46-47
• 3.9 迭代步47-48
• 3.10 其它設定48-49
• 3.11 本章小結49-50
• 第4章 復合材料固化溫度監(jiān)測實驗50-57
• 4.1 引言50
• 4.2 實驗材料及主要設備50-51
• 4.3 實驗步驟51-55
• 4.4 本章小結55-57
• 第5章 模擬和實驗結果分析57-66
• 5.1 模擬結果與分析57-62
• 5.1.1 層合板不同時間段的溫度分布云圖57-59
• 5.1.2 層合板不同位置點的溫度變化情況59-61
• 5.1.3 層合板溫度相差最大位置溫度變化情況61-62
• 5.2 實驗結果與分析62-65
• 5.2.1 層合板不同位置點的溫度變化情況62-64
• 5.2.2 實驗與模擬的對比情況64-65
• 5.3 本章小結65-66
• 第6章 結論與展望66-69
• 6.1 結論66-67
• 6.2 展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀學位期間研究成果74

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本文編號：914502