纖維纏繞成型中樹(shù)脂流動(dòng)-纖維密實(shí)行為研究.pdf

1、纖維纏繞成型工藝是制備先進(jìn)復(fù)合材料的主要工藝方法之一，具有節(jié)省原材料、易自動(dòng)化和制件質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。纖維纏繞成型工藝過(guò)程復(fù)雜，工藝參數(shù)難以直接測(cè)定。在固化成型過(guò)程中存在熱傳導(dǎo)、化學(xué)反應(yīng)放熱、樹(shù)脂黏度變化和樹(shù)脂流動(dòng)等多種相互關(guān)聯(lián)的物理化學(xué)現(xiàn)象。纖維纏繞工藝制度的確定一般需要通過(guò)多次試驗(yàn)摸索，周期長(zhǎng)、成本高。相比于試驗(yàn)研究方法，采用數(shù)值仿真方法研究纖維纏繞成型過(guò)程可實(shí)現(xiàn)對(duì)成型過(guò)程中各個(gè)工藝參數(shù)的預(yù)測(cè)更為經(jīng)濟(jì)有效。同時(shí)，數(shù)值仿真方法可為纖維纏繞

2、成型工藝制度的制定、優(yōu)化提供依據(jù)。因此，采用數(shù)值仿真方法分析纖維纏繞成型工藝過(guò)程對(duì)纖維纏繞復(fù)合材料低成本制造具有重要的工程意義。
　　本文基于Squeeze-sponge模型，發(fā)展了描述纖維纏繞固化成型過(guò)程中的樹(shù)脂流動(dòng)/纖維密實(shí)的數(shù)值模型。首先，考慮樹(shù)脂黏度、固化度、制件內(nèi)部溫度變化、纏繞制件的滲透率等參數(shù)的影響，基于牛頓流體在多孔介質(zhì)中流動(dòng)的滲流理論模擬成型過(guò)程中樹(shù)脂的流動(dòng)行為;其次，考慮因樹(shù)脂流動(dòng)而帶來(lái)的纖維體分比變化的影響，

3、采用固化動(dòng)力學(xué)方程模擬樹(shù)脂的固化行為;最后，利用APDL語(yǔ)言編寫(xiě)了描述纖維纏繞成型工藝過(guò)程的數(shù)值程序，并對(duì)建立的模型進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)模擬不同的工藝參數(shù)（纏繞張力、初始固化參數(shù)）與幾何參數(shù)下圓筒殼纏繞成型過(guò)程，預(yù)測(cè)了樹(shù)脂流動(dòng)、制件內(nèi)部溫度場(chǎng)、固化度與纖維體分比等工藝參數(shù)的變化。分析結(jié)果表明:相較于各層纏繞張力相等的纏繞張力制度，采用層間壓力相等的纏繞張力制度時(shí)，制件內(nèi)樹(shù)脂分布更加均勻，各層纖維體分比趨于一致;適當(dāng)提高遠(yuǎn)離樹(shù)脂出口位置的纏繞