复合材料RTM成型充模缺陷预测与结构影响分析

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JESSEA11
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树脂传递模塑成型工艺(Resin Transfer Molding,简称RTM),由于RTM工艺对形状结构复杂及中大型零件的制造成本相对较低,因此广泛应用于交通行业(汽车、航空航天等)领域。充模过程是引起RTM工艺缺陷产生的关键阶段,因此也是本文研究的重点。在工业中使用RTM工艺制造时,制件通常较为复杂,导致有时仿真结果不准确。因此本文使用较为精确的求解算法对典型复杂结构件充模过程进行流动预测,并通过调节工艺参数与结构参数减少缺陷以及对缺陷进行分析。本文首先对RTM工艺的原理进行分析;通过找出流动方程各项与RTM工艺参数之间的对应关系,建立了充模阶段缺陷预测模型;并对RTM工艺成型缺陷的类型(空隙、干斑及预成型体形变)和形成原理进行分析;结合以上的研究分析,设计了RTM充模缺陷预测系统总体方案;最后给出实现技术路线。流动前沿的定位追踪是决定缺陷预测精准度的重要因素,首先对传统的VOF法和Level Set法分析研究,将两种方法耦合,提出更为精准定位流动前沿的CLSVOF法;采用五阶WENO格式与三阶Runge-Kutta法相结合的方法进行了离散,并将软件的通用运输方程各项与RTM工艺考虑重力影响的达西定律各项进行映射,采用Fluent的UDF端口给出该算法的实现过程;最后通过二维流动算例对比验证该方法的精确度。根据帽型件、几字型件与把手型件构件,对其进行边界条件的设置,建立典型结构件缺陷预测模型;对典型结构件(帽型件、几字型件与把手型件)数值模拟,通过速度及压力云图判断缺陷类型及位置;调节工艺参数(注射压力、注射速度、注射温度及渗透率)和结构参数(注射口数量及位置、排气口数量及位置和几何尺寸),得到各参数缺陷最小的最优值,并对三种结构件的各参数进行敏感度分析,为工程实际应用提供参考数据。最后,基于RTM充模成型阶段产生缺陷的原理开发RTM充模缺陷预测系统的数字化平台,完成工艺与结构参数的改进与缺陷形成的仿真模拟,实现系统各软件之间的集成。
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