雙尺度LCM工藝的樹脂流動的數(shù)值模擬.pdf

1、纖維束編織或縫合的預制體具有雙尺度多孔介質特性。近年來實驗研究表明，樹脂在雙尺度多孔纖維預制體中流動時，流動前沿的上游附近存在半飽和區(qū)。這對基于假定將樹脂在纖維預制體流動過程處理為牛頓流體在單尺度多孔介質的流動問題的充模理論模型及模擬方法提出了挑戰(zhàn)，導致目前的理論模擬高估了充模的壓力?；诖嬖诎腼柡蛥^(qū)域的實驗現(xiàn)象，一些學者建立較真實反映樹脂在雙尺度纖維預制體中偏離Darcy流動特征的修正模型（沉浸模型）來研究雙尺度多孔介質中的不飽和流動

2、。
　　本文通過體積均勻化的方法建立了樹脂在纖維束間和纖維束內(nèi)流動的控制方程，基于沉浸模型，在方程的等式的右邊引入一個非零的沉浸項。通過采用控制體有限元法對方程進行數(shù)值求解，并通過具體的實例，模擬了樹脂在多孔介質中的壓力分布和飽和度分布。
　　本文的主要工作如下:
　　1、本文主要介紹了有限元的理論基礎以及有限元法的單元及插值函數(shù)的構造，其中詳細地介紹了三角形單元和四面體單元;采用體積均勻化的方法建立了樹脂在雙尺度多孔

3、介質中流動的控制方程以及推導出沉浸項的表達式;生成有限元方程并設計算法，針對不同規(guī)格的預制體模擬樹脂在流動過程中的壓力分布和飽和度分布。
　　2、本文分別模擬了一維、二維和三維預制體中的樹脂流動，可以得出:樹脂在一維的雙尺度多孔介質中流動時，在飽和區(qū)域，流動壓力與流動前沿呈線性關系，在半飽和區(qū)域，流動壓力與流動前沿不再呈線性關系，并且非線性區(qū)域由流動前沿決定。樹脂在二維和三維的雙尺度多孔介質中流動時，開始注入時，壓力很大，即將填充