二步法三維編織變截面薄壁殼體RTM工藝數(shù)值模擬與試驗研究

   摘要：采用分段一集合計算方法，對二步法三維編織變厚度變截面薄壁殼體RTM充模工藝過程進行了較深
  人的理論研究。提出了較準確的樹脂流動速度、樹脂充模時問和樹脂流動壓力計算方程。數(shù)值預測值與充模試
  驗結(jié)果具有良好的一致性，所推導理論方程為合理設計RTM充模土藝參數(shù)提供了理論依據(jù)．
  關鍵詞：復合材料；二步法三維編織；RTM；分段一集合計算方法；數(shù)值模擬
  中圖分類號：TS.330. 1文獻標識碼：八
     NUMERICAL SIMULATION AND EXPERIMENTAL STUDY OF RESIN FLOW IN RTM
  PROCESSING FOR TWO STEP 3D BRAID SHELL PREFORM WITH VARYING SECTION
                              ZHANG Guoli，Lilu，I_I Xueming
   (Composites Research Institute of Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160，China)
  Abstract：hhc filling process of RT M for the two step 3D braid shell prcform with a varying section. was investi gated theoretically by employing a calculating method of divide-integratim．Several formulation、related to the resinvelocity，resin filling time and resin flow pressure were proposed accurately. Good agreement was found between the experimental results and numerical predictive values. The deduced formulations could provide the theoretical basis for suitably designing RTM filling parameters.
  Keywords:composites; two. step 3D braiding；RTM；divide-integration method；numerical simulation
    采用增強纖維三維空間交織成整體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的三維整體編織（或機織）預成型體，通過合理選擇不同的增強纖維、樹脂基體和交織結(jié)構(gòu)，可制造具有整體機械性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好、耐熱燒蝕、耐低溫和優(yōu)良的介電性能的新型結(jié)構(gòu)和功能三維編織（或機織）復合材料。目前三維整體編織（或機織）變截面薄壁殼體RTM成型復合材料已替代傳統(tǒng)的21)織物鋪層殼體復合材料川，成為運載火箭殼體、復合裙、雷達天線罩等構(gòu)件的首選承載結(jié)構(gòu)之一。由于此類型殼體結(jié)構(gòu)件尺寸大、纖維體積含量高、型面曲線和壁厚公差要求嚴格川，采用金屬閉模RTM成型工藝進行加工時，提高樹脂對纖維預制件的宏觀和微觀浸滲程度川，是確保復合材料質(zhì)量和性能的技術關鍵。為解決RTM工藝充模過程中樹脂流動規(guī)律的可預見性和可控制性的技術難題，國內(nèi)外研究者多采用有限差分法、有限元控制體積法川、邊界元法和貼體坐標法等數(shù)值模擬技術，實時地對形狀簡單的模腔內(nèi)樹脂流動形狀和位置、樹脂流動速度場、壓力場和溫度場的分布進行預測，以上數(shù)值方法往往程序編制復雜，計算機模擬計算耗時較長五月。本文作者采用分段一集合計算方法對RTM工藝充模過程中樹脂流動進行了理論分析和試驗研究，獲得了典型三維整體編織變截面薄壁殼體樹脂流動規(guī)律，為優(yōu)化工藝設計提供重要的理論依據(jù)。