树脂传递模塑(RTM)工艺过程解析.ppt

树脂传递模塑工艺过程的数值模拟 指导教师：孙 胜 教授 贾玉玺 副教授 博 士 生：杨俊英 目录 一、引言 二、引入表面张力的纤维束间树脂流动过程的细观模拟 三、束内与束间的树脂流场相互作用的数值模拟 四、边缘效应数值分析 五、结论与展望 目录 一、引言 二、引入表面张力的纤维束间树脂流动过程的细观模拟（有限差分方法） 三、束内与束间的树脂流场相互作用的数值模拟（有限体积方法） 四、边缘效应数值分析（有限体积方法） 五、结论与展望 2.5 束间树脂流动过程的 数值分析 2.5 束间树脂流动过程的 数值分析 2.5 束间树脂流动过程的 数值分析 目录 一、引言 二、引入表面张力的纤维束间树脂流动过程的细观模拟 三、束内与束间的树脂流场相互作用的数值模拟（有限体积方法） 四、边缘效应数值分析（有限体积方法） 五、结论与展望 三、束内与束间的树脂流场相互作用的数值模拟 3.1.6 算例验证 3.1.6 算例验证 3.1.6 算例验证 三、束内与束间的树脂流场相互作用数值模拟 把树脂在纤维束内与纤维束间的流动作为两相流（树脂相和空气相）处理，建立柱坐标系下的二维模型，如图所示，x轴表示沿着纤维束方向，r轴表示纤维横向。 纤维束内的纤维丝是刚性、不可渗透、固定不动的，纤维束外为无纤维区域； 充填过程视为等温（Isothermal）； 由于雷诺数（Re）小于1,忽略惯性影响； 在每个特定小的时间间隔内采用准稳态（Quasi Steady-state）假设。 三、束内与束间的树脂流场相互作用数值模拟 三、束内与束间的树脂流场相互作用数值模拟 3.4 恒流速入口条件下的数值模拟 3.4 恒流速入口条件下的数值模拟 3.4 恒流速入口条件下的数值模拟 不同纤维束间距下的流动前沿 3.4 恒流速入口条件下的数值模拟 根据Gebart提出的模型计算束内渗透率，设定束内孔隙率为常数，通过增加纤维丝半径实现束内渗透率的增大。 三、束内与束间的树脂流场相互作用数值模拟 目录 一、引言 二、引入表面张力的纤维束间树脂流动过程的细观模拟 三、束内与束间的树脂流场相互作用的数值模拟 四、边缘效应数值分析（有限体积方法） 五、结论与展望 四、边缘效应数值分析 纤维预制体与模具壁之间的缝隙容易产生树脂的优先流动通道，从而影响树脂流动的前沿发展，这一现象称为边缘效应。 四、边缘效应数值分析 四、边缘效应数值分析 四、边缘效应数值分析 4.4 恒压入口条件下的边缘效应数值分析 ＊W. B. Young, C. L. Lai. Analysis of the edge effect in resin transfer molding. Composites Part A, 28 1997 817-822. 4.4 恒压入口条件下的边缘效应数值分析 4.4 恒压入口条件下的边缘效应数值分析 4.4 恒压入口条件下的边缘效应数值分析 4.4 恒压入口条件下的边缘效应数值分析 4.4 恒压入口条件下的边缘效应数值分析 目录 一、引言 二、引入表面张力的纤维束间树脂流动过程的细观模拟 三、束内与束间的树脂流场相互作用数值模拟 四、边缘效应数值分析 五、结论与展望 把树脂在纤维预制体内的流动作为两相流（树脂相和空气相），考虑充填过程中空气的流动状况，采用考虑惯性项和粘性项的动量方程描述树脂在纤维预制体内的非稳态流动行为，将有限体积方法和VOF/PLIC界面追踪方法相结合，自主开发了RTM工艺的充模过程数值模拟程序。 在对纤维束内与束间的树脂流场相互作用的数值分析中，采用Stokes方程表达树脂在纤维束间的流动，采用Brinkman方程描述树脂在纤维束内的流动，避免了采用Darcy定律描述束内流动出现的界面不连续性。 采用单区域方法处理多孔介质/纯流体耦合区域内的流动问题，揭示了充填速度、树脂粘度、纤维束间距及束内渗透率等参数对流动的影响规律，分析了在纤维束内形成细观孔隙的潜在因素。 开展了边缘效应的数值分析，在边缘通道区域考虑了模腔厚度对流动的影响，得到了描述边缘通道区域流动的改进方程。研究了恒流速与恒压两种入口条件下的边缘效应现象，揭示了边缘通道宽度、模腔厚度、树脂粘度等参数对流动的影响规律。 对纤维束内、束间的流动行为，同时考虑表面张力作用，把表面张力以体积力的形式引入到动量方程中，并采用数值模拟方法研究孔隙形成的动力学过程。 进行三维的边缘效应数值模拟。 开展树脂在流动过程中的固化反应研究。 开发渗透率参数预测的软件。 将数值模拟结果进一步与北京玻璃钢研究院和北京航空材料研究院的实验结果进行对比。 山东大学博士学位论文答辩 结论 山东大学博士学位论文答辩 山东大学博士学位论文答辩 束间距对流体压力的影响 纤维束间距对流动的影响 山东大学博士学位论文答辩