RTM工艺树脂流动过程数值模拟及实验比较

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1、维普资讯http://www.cqvip.com复合材料学报第2O卷第4期8月2003正ACTAMATERIAECOMPOSITAESINICAVo1．20No．4August2003文章编号：1000—3851(2003)04—0077—04RTM工艺树脂流动过程数值模拟及实验比较秦伟，李海晨，张志谦。，吴晓宏。(1．哈尔滨工业大学空间材料与环境工程实验室，哈尔滨150001；2．哈尔滨工业大学复合材料研究所，哈尔滨150001；3．哈尔滨工业大学应用化学系，哈尔滨150001)摘要：树脂充模是RTM工艺成型过程中的重要一环。研究了RTM工艺树脂流动过程

2、的特点，建立了树脂渗流控制方程。采用贴体坐标／有限差分法模拟了树脂渗流过程，给出了不同时刻树脂流动前沿曲线及终止时刻压力场分布，计算结果与试验结果吻合良好。关键词：RTM；树脂流动；数值模拟；贴体坐标中图分类号：TB12文献标识码：ACoMPARISoNBETWEENNUMERICALSIMULATIoNANDEXPERIMENTALRESULToFRESINFLoWINRTMQINWei，LIHaichen，ZHANGZhiqian。，WUXiaohong。(1．SpaceMaterialsandEnvironmentEngineeringLab．，Ha

3、rbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China：2．CenterforCompositeMaterials，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China：3．DepartmentofAppliedChemistry，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：ThemoldingfillingprocessisaveryimportantphaseinRTM．ThispaperstudiestheRT

4、Mprocessanditsresinflowprocess．Thegoverningequationsofresinflowarebuiltup．Theboundary—fittedcoordinatesystemandthefinitedifferencemethodareemployedforsimulatingtheresinflowprocess．Thesuccessiveresinflowfrontpositionandthepressuredistributionatthefinalstageareobtained，andgoodagreem

5、entisfoundbetweenthenumericalsimulationandexperimentalresultsaswellasotherinvestigations．Keywords：RTM；resinflow；numericalsimulation；boundary—fittedcoordinatesystemRTM工艺以其环境污染小，生产效率高、设备复杂。贴体坐标／有限差分法可以把不规则的边界问简单及模具投资少，大型复杂结构制品可一次成型题变换到规则区域去求解，程序相对易于编制，是解等特点，在国内外得到越来越广泛的应用。RTM工决复杂边界问

6、题的一种有效手段_6]。笔者采用贴体艺是将树脂体系在一定的压力下，注入预先铺放好坐标／有限差分法模拟了RTM工艺树脂流动过程，纤维增强体的闭合模腔内，树脂在模腔内浸润纤维给出了不同时刻树脂流动前沿曲线及终止时刻的压增强材料后固化成型l_1]。力场分布，并将数值模拟结果与实验结果做了比较。RTM工艺的主要任务之～是确定树脂注射口由于RTM工艺主要应用于薄板构件，因而只考虑及排气孔位置，以使增强纤维充分润湿，树脂注射压了二维情形；由于旨在模拟树脂流动过程，因而未考力合适。因此，预先了解RTM工艺树脂流动过程，虑温度变化及树脂化学反应产生的影响。特别是树脂流动前

7、沿曲线对模具设计非常重要。RTM工艺数值模拟的难点是求解区域随着树1树脂流动控制方程脂的注入不断发生变化，模拟方法主要有有限元／控树脂在纤维中的流动过程可认为是流体(树脂)制体积法_3“和贴体坐标／有限差分法_5]。有限元法在多孔介质(纤维)中的渗流过程，选择渗透率主轴适合解决复杂边界情况，但程序不易编制，计算过程方向为坐标系方向，Darcy定律可表示为收稿日期：2002一O1—14；收修改稿日期：2002—03—27基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(5983311O)作者介绍：秦伟，(1972一)，男，博士。讲师。研究方向为先进复合材料成型、改性及

8、其在空间环境中的评价。通讯作者：秦伟，E—mail：wxhqw@2