本文關(guān)鍵詞：雙尺度孔隙纖維織物中樹脂流動(dòng)的數(shù)值模擬

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【摘要】：復(fù)合材料液體模塑成型技術(shù)(Liquid Composite Molding,簡稱LCM)是一種制造高性能大型復(fù)合材料構(gòu)件的環(huán)保高效的方法。為了保證構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量,合理選擇工藝參數(shù)和優(yōu)化模具設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵,傳統(tǒng)工業(yè)中往往只是憑借經(jīng)驗(yàn)或反復(fù)試驗(yàn),既費(fèi)時(shí)又不經(jīng)濟(jì)。因此,實(shí)現(xiàn)LCM工藝的數(shù)值模擬,對工藝優(yōu)化具有重要作用。目前,對LCM工藝的模擬大多是建立在飽和流動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,雖然適用于短切隨機(jī)氈等一些特殊織物,但對于工業(yè)中大量使用的雙尺度多孔纖維織物而言,樹脂在孔隙中會(huì)產(chǎn)生非飽和流動(dòng),飽和流動(dòng)理論不再適用。本文根據(jù)雙尺度孔隙織物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立相應(yīng)理論模型及基本控制方程,通過數(shù)值求解,對樹脂在纖維織物中的非飽和流動(dòng)特征進(jìn)行研究與模擬分析。主要工作和成果包括以下幾個(gè)部分:針對雙尺度孔隙織物中纖維束內(nèi)與束間樹脂流動(dòng)的明顯差異,采用體積均質(zhì)法,建立了LCM工藝中非飽和流動(dòng)的理論模型,該模型包含分別反映束內(nèi)微觀流動(dòng)和束間宏觀流動(dòng)的兩套控制方程,且二者通過沉浸項(xiàng)互相耦合�；诳刂企w/有限元法,編寫了樹脂在單尺度纖維織物中的飽和流動(dòng)模擬程序,并通過對一維飽和充模過程模擬結(jié)果與理論解析結(jié)果的對比,驗(yàn)證了程序的正確性。通過沉浸項(xiàng)的函數(shù)化表達(dá),實(shí)現(xiàn)了束間宏觀流動(dòng)與束內(nèi)微觀流動(dòng)控制方程的解耦,并借助單尺度程序模擬纖維束內(nèi)飽和流動(dòng),確定了沉浸函數(shù)的具體表達(dá)式。采用有限元法對計(jì)算域進(jìn)行離散,并應(yīng)用迭代方法,求解束間宏觀流動(dòng)控制方程,編程實(shí)現(xiàn)了LCM工藝樹脂在雙尺度多孔纖維織物中流動(dòng)的數(shù)值模擬。采用三向縫合織物進(jìn)行一維恒流充模實(shí)驗(yàn),對比相同條件下非飽和流動(dòng)模擬及實(shí)驗(yàn)中的流動(dòng)前沿位置,二者較為吻合,驗(yàn)證了程序的準(zhǔn)確性。借助自行編寫的程序,對不同條件下的一維非飽和流動(dòng)進(jìn)行模擬,并與單尺度理論下的飽和流動(dòng)模擬結(jié)果對比,研究表明:非飽和流動(dòng)中,預(yù)制件完全浸潤所需的時(shí)間遠(yuǎn)大于流動(dòng)前沿到達(dá)末端的時(shí)間;在一維恒流充模中,注射口壓力隨時(shí)間的增加出現(xiàn)非線性變化,且其趨勢與半飽和區(qū)域的變化相關(guān);一維非飽和流動(dòng)中,半飽和區(qū)域中的壓力梯度逐漸減小,導(dǎo)致壓力沿流動(dòng)距離的分布也偏離了線性。
【關(guān)鍵詞】：非飽和流動(dòng) 沉浸理論 數(shù)值模擬 實(shí)驗(yàn)對比
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;O241.8
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 復(fù)合材料液體模塑成型技術(shù)9-10
• 1.1.2 數(shù)值模擬的意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 單尺度理論11-13
• 1.2.2 雙尺度理論13-16
• 1.3 本文的研究意義與內(nèi)容16-18
• 第2章 基本控制方程18-25
• 2.1 體積均質(zhì)法的基本思想18-20
• 2.2 雙尺度理論模型20-21
• 2.3 束內(nèi)單尺度飽和流動(dòng)控制方程21-23
• 2.4 束間雙尺度非飽和流動(dòng)控制方程23-25
• 第3章 單尺度飽和流動(dòng)模擬25-35
• 3.1 控制體積法25-27
• 3.2 飽和流動(dòng)前沿的追蹤27-28
• 3.3 有限元格式28-29
• 3.4 求解算法及程序?qū)崿F(xiàn)29-30
• 3.5 數(shù)值算例30-34
• 3.6 小結(jié)34-35
• 第4章 雙尺度非飽和流動(dòng)模擬35-50
• 4.1 模型簡化35-36
• 4.2 非飽和流動(dòng)的描述36-39
• 4.3 沉浸函數(shù)39-41
• 4.4 非飽和流動(dòng)前沿的追蹤41-43
• 4.5 有限元格式43-44
• 4.6 求解算法及程序?qū)崿F(xiàn)44-46
• 4.7 數(shù)值算例46-49
• 4.8 小結(jié)49-50
• 第5章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析50-63
• 5.1 實(shí)驗(yàn)原理及方法50-52
• 5.2 模擬參數(shù)的確定52-53
• 5.3 數(shù)值模擬及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-55
• 5.4 雙尺度纖維織物中樹脂非飽和流動(dòng)的特點(diǎn)55-61
• 5.4.1 飽和充模時(shí)間55-57
• 5.4.2 恒流充模過程中注射.的壓力變化57-59
• 5.4.3 壓力非線性分布59-61
• 5.5 小結(jié)61-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63-64
• 6.2 研究展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69
• 攻讀碩士期間參加的科研項(xiàng)目69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄧京蘭,王繼輝,連軍;RTM充模過程(Ⅰ):數(shù)學(xué)模型的建立[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2003年07期

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本文編號：570433