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                  工業領域對復合材料的發展提出的要求

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                  工業領域對復合材料的發展提出的要求

                  發布日期:2018-03-06 00:00 來源:http://www.h52888c.com 點擊:

                  熱壓罐.jpg

                  隨著FEM和CFD仿真手段的發展,利用仿真手段替代部分試模,預報試模的結果已成為可能。通過仿真手段可以模擬熱壓罐工藝過程中罐內的流場情況、溫度場分布、預浸料的固化過程,以及Z終工件的變形和殘余應力等。而在進行了大量的虛擬仿真試驗之后,則可利用神經網絡建立熱壓罐工藝的知識庫和專家系統,從而指導工裝工件擺放、工裝設計以及諸多工藝參數的優化,從根本上改變熱壓罐工藝方案的設計方式。

                  熱壓罐工藝開始于20世紀40年代,在60年代開始廣泛使用,是針對第二代復合材料的生產而研制開發的工藝,尤其在生產蒙皮類零件的時候發揮了巨大的作用,現已作為一種成熟的工藝被廣泛使用。由熱壓罐工藝生產的復合材料占整個復合材料產量的50%以上,在航空航天領域比重高達80%以上。熱壓罐工藝已經在各個復合材料零部件生產廠被大量使用。

                  隨著國防技術的高速發展,工業領域對復合材料的發展提出了更大、更厚、更復雜的要求,這使新產品的翹曲變形、殘余應力水平以及分層開裂等問題浮出水面。目前解決熱壓罐工藝諸多問題的方法還是采用試模的方式。由于復合材料本身高昂的價格、較長的工藝時間以及熱壓罐工藝本身的復雜性,試模方法注定要耗費大量時間和成本,且難以歸納經驗。復合材料的熱壓罐成型工藝過程是一個涉及對流換熱、結構熱變形和固化相變反應的復雜物理化學過程。完整的熱壓罐工藝分析方案應考慮的因素應包括:


                  ?罐內的流場與流固間對流換熱;

                  ?預浸料鋪覆過程中的纖維剪切作用;

                  ?真空袋、吸膠紙等對傳熱過程的影響;

                  ?預浸料的固化反應與放熱;

                  ?壓實過程中樹脂在纖維床中的流動;

                  ?模具的傳熱與熱變形;

                  ?預浸料玻璃態轉變前后材料性能變化;

                  ?模具與預浸料的相互作用與脫開過程。結合仿真技術,完整的熱壓罐工藝仿真方案的仿真流程應包括:

                  (1)罐內流體傳熱分析非結構網格的快速劃分,包括工裝位置的快速修改;

                  (2)罐內流場的CFD分析,計算流固間對流換熱的溫度場分布;

                  (3)固化方程求解模塊,支持與罐內對流換熱分析的雙向耦合;

                  (4)壓實過程中的樹脂滲透分析,得到壓實后纖維體積含量的變化情況;

                  (5)預浸料鋪覆分析模塊,修正纖維鋪設方向;

                  (6)復合材料翹曲變形分析和殘余應力預報



                  相關標簽:大型熱壓罐

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