RTM成型過程數值模擬.pdf

1、樹脂傳遞模塑(RTM)工藝日益成為復合材料制造的主導工藝技術之一。高效生產質量穩(wěn)定的樹脂基復合材料的關鍵技術在于選擇合適的工藝參數，制定合理的工藝方案。通過對成型過程進行數值模擬，能夠預測熔體在型腔內的狀態(tài)及變化規(guī)律，從而可以輔助模具設計和成型工藝參數的設置與優(yōu)化。本文采用有限元控制體積法對樹脂傳遞成型工藝的等溫充填過程進行了數值模擬，主要研究工作和創(chuàng)新點包括以下幾個方面： 1)針對RTM工藝樹脂浸潤增強體的特點，從Darcy定

2、律以及質量守恒定律出發(fā)，建立了三維薄壁制件等溫充模流動的理論模型和控制方程。通過對充模過程的物理量進行量綱分析，發(fā)現RTM成型中動量方程的壓力梯度項(105N/m3)與重力項(104N/m3)只相差一個數量級，不能忽略重力項，因此在本文構建的模型中考慮了重力項的影響。 2)論文采用有限元控制體積法實現了RTM充模過程的數值模擬，即型腔內的壓力場采用有限元法求解，并根據節(jié)點的控制體積的充填狀況更新流動前沿，從而準確預測任意時刻的樹

3、脂流動前峰曲線、壓力場及速率場的分布，以及熔接線和氣穴的位置，為模具及工藝設計如注射口和排氣口的布置，合模壓力等提供了有效的參考依據，并通過算例對比驗證了程序對一維、二維平面以及三維薄壁制品的成型過程模擬的可靠性。 3)本文開發(fā)了RTM樹脂流動過程數值模擬軟件包，并集成到鄭州大學國家橡塑模具工程研發(fā)中心自主開發(fā)的塑料成型數值分析軟件Z-Mold中，利用Z-Mold的前后置處理模塊來實現幾何模型的建立、有限元網格的劃分以及分析結果