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

1  數(shù)學(xué)模型的建立
1.1分段一集合計算方法的基本原理
    RTM充模的實質(zhì)是液體樹脂飽和充滿纖維預(yù)制件孔隙并排除其內(nèi)部所含空氣的過程。考慮到三維整體編織變截面薄壁殼體的厚度與其直徑和高度相比，數(shù)量級較小，且薄壁殼體KTM模具樹脂流道的設(shè)計一般采用環(huán)線注射結(jié)構(gòu)方式，因此樹脂充模過程中的流動規(guī)律可近似為多孔介質(zhì)中的一維滲流，即在柱面坐標(biāo)系統(tǒng)（廠，夕，z)中，壓力和速度值僅沿z方向變化。分段一集合計算方法是根據(jù)制件截面形狀方程的種類數(shù)，沿軸線將殼體分成若干單元．利用Darcy分鐘定律依次計算出各單元段內(nèi)樹脂流體的運(yùn)功狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換，求得變截面薄壁殼體內(nèi)不同位置的樹脂流動速度場、壓力場、位移場和充模時間的分布規(guī)律。為簡化薄壁殼體樹脂流動的理論分析與計算，作如日限設(shè)：充模過程中三維編織頂制件不會發(fā)生纖維移動和變形；充模過程中不考慮由于化學(xué)反應(yīng)所引起的粘度變化，樹脂的粘度值為一定值；充模過程中僅考慮宏觀樹脂流動現(xiàn)象．慣性和毛細(xì)作用忽略不計；樹脂注人壓力為Po(zo)。行流動前沿處壓力為0.

2   試驗
2.1三維編織變截面薄壁殼體預(yù)制件的編織
  采用二步法三維編織工藝，在組合式編織機(jī)上，根據(jù)圖2所示的變截面薄壁殼體預(yù)制件的形狀結(jié)構(gòu)和尺寸大小．在芯模的周邊上合理配置所需數(shù)FAVI紗和編織紗，軸向紗和$Tu織紗均使用號數(shù)為1200Tex無捻E一玻璃纖維，并利用增、減紗線工羅習(xí)實現(xiàn)三維編織薄壁殼體預(yù)制件截而厚度尺寸的大小，三維編織工藝參數(shù)如表1示。山于變截面薄壁殼體沿二軸方向具有四種截面形狀函數(shù)方程，因此在數(shù)俏模擬理論計算過程中可將兩壁殼體分成。