2.2.3艇體真空導(dǎo)入成型充模過程數(shù)學(xué)模型的建立
由于真空導(dǎo)入成型對RTM成型的繼承性，本文在RTM充模過程數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，對艇體真空導(dǎo)入成型的充模過程進行分析。
真空導(dǎo)入成型的關(guān)鍵是通過分配系統(tǒng)使樹脂在表層快速流動，并在厚度方向緩慢浸潤。同時，由于艇體厚度非常小，樹脂在導(dǎo)流布上的流動距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在厚度方向上的流動距離。由此可知，真空導(dǎo)入成型的充模過程主要取決于導(dǎo)流介質(zhì)的平面滲透率及預(yù)成型體厚度方向的滲透率，而預(yù)成型體的平面滲透率并不屬于關(guān)鍵因素。在上述分析的基礎(chǔ)上，可以假設(shè)預(yù)成型體的浸潤完全是通過樹脂在厚度方向的流動完成的，忽略樹脂在預(yù)成型體平面方向的流動。由此，可以將艇體真空導(dǎo)入成型的充模過程分為兩個部分：第一是樹脂在導(dǎo)流布平面方向的流動，可視為RTM成型工藝中樹脂在二維薄板內(nèi)的流動；第二部分是樹脂在厚度方向由高滲透介質(zhì)向預(yù)成型體滲流，預(yù)成型體吸收了從導(dǎo)流布滲漏出的樹脂，其流動示意圖如圖2-6所示。由此，建立了艇體真空導(dǎo)入成型充模過程的滲漏模型。
對于RTM二維流動的研究大多是基于流體在多孔介質(zhì)中流動的達(dá)西定律進行的[33-38]，其充模過程的二維等溫數(shù)學(xué)模型如下：
通過上述分析，在式(2-1)中加入Qleak項，則滲漏模型的控制方程可寫為：
式中 Lp一一預(yù)成型體中樹脂橫向流動前峰長度；
Lp----剝離層介質(zhì)的厚度。
由此可得表面速度y如下：
2.3工藝參數(shù)對艇體真空導(dǎo)入成型的影響及材料選擇原則
復(fù)合材料制件成型的顯著特點是材料與結(jié)構(gòu)同時一體成型，因此，艇體成型中任何一處缺陷都有可能導(dǎo)致整個艇體的報廢，造成難以彌補的損失。針對實際生產(chǎn)中容易出現(xiàn)的缺陷，結(jié)合其成型原理分析各個工藝參數(shù)對成型質(zhì)量的影響尤為關(guān)鍵[39]。本節(jié)從滲透率、樹脂特性、真空度以及澆注系統(tǒng)的設(shè)計這幾個方面進行分析[40-42]，得出成型材料的選擇原則，以更好的完善工藝設(shè)計。
2.3.1工藝參數(shù)影響分析
1．滲透率
滲透率是表征樹脂在壓力梯度下通過增強材料時流動的難易程度的物理量。在艇體真空導(dǎo)入成型過程中，由于艇體尺寸大，僅僅依靠外界大氣壓力與模腔內(nèi)真空之間形成的壓力差很難完成填充。因此，通常利用滲透率較高的導(dǎo)流布并鋪設(shè)樹脂管道來促進樹脂流動，完成對整個模腔的填充。由于導(dǎo)流布滲透率高而增強材料滲透率相對低，充模過程中樹脂在導(dǎo)流布表面迅速流動，同時在厚度方向上緩慢浸漬增強材料。可以通過改變導(dǎo)流布使用比例來控制增強材料預(yù)成型體上下表面樹脂流動前鋒的距離。鋪層時，剎車區(qū)域的設(shè)置正是利用了這個特點。
2．樹脂粘度
樹脂流動是樹脂在預(yù)成型體中傳遞、運輸?shù)那疤岷捅ＷC。通常情況下，
將材脂在增強材料中的流動看做是不可壓縮黏性流體在多孔介質(zhì)中的流動，其流動狀態(tài)可由Darcy定律來描述，如下：
魯ICP備2021047099號