基于沉浸模型的RTM工藝數(shù)值模擬.pdf

1、本文課題來源于國家自然科學基金“樹脂在雙尺度多孔纖維預制體中的非飽和滲流機理與數(shù)值模擬研究”，項目編號:51073125。
　　 樹脂傳遞模塑工藝(Resin Transfer Molding，簡稱RTM)作為一種主要的復合材料液態(tài)成型技術，在高性能復合材料低成本制造中得到廣泛應用。傳統(tǒng)的RTM工藝過程模擬都是將樹脂浸潤纖維預制件的過程看作是牛頓流體在單尺度多孔介質中的流動問題。近年來，基于對RTM充模過程中產生非飽和流動的實驗

2、現(xiàn)象，以及對采用纖維束編織或縫織的預制件具有雙尺度空隙特性的認識，部分學者提出“雙尺度多孔介質流動”的概念，較好地解釋了在RTM成型過程中雙尺度多孔纖維預制件半飽和區(qū)域產生的原因。
　　 本文的主要工作和內容如下:
　　 首先，根據(jù)連續(xù)性方程和質量守恒方程，推導了樹脂在單尺度多孔介質中流動的控制方程。基于樹脂在多孔纖維預制件中的流動特性，采用“沉浸模型”來研究雙尺度多孔介質的不飽和流動。運用體積均勻化的方法，分別推導出了

3、樹脂在纖維預制件內全局流動的控制方程和在纖維束內局部流動的控制方程。
　　 其次，為了求解通過沉浸項互相耦合的全局流動和局部流動的控制方程，首先要得到沉浸項函數(shù)。在等溫的條件下，認為沉浸項函數(shù)是飽和度的函數(shù)?；诶w維預制件的周期性結構，推導了沉浸項函數(shù)的理論形式。建立了單胞的有限元模型，對單胞進行了數(shù)值模擬，得到沉浸項函數(shù)的具體表達式，并且分析了不同壓力對沉浸項函數(shù)系數(shù)的影響。
　　 最后，將沉浸項函數(shù)代入宏觀的控制方程