風機葉片RTM工藝模擬分析及其優化

    式（5）是基于質量平衡的方程，利用式（5）可以求解流體流過各向異性多孔介質的的問題，壓力是求解的目的參數。解方程的方法很多，本研究中采用有限元/控制體積方法（FEM/CV）。
    2  充模過程模擬分析優化
    2．1 風機葉片RTM工藝模擬
    根據上述數學模型自行開發了數值計算軟件，此軟件與PATRAN相結合構成了基于有限元/控制體積方法（FEM/CV）的RTM工藝模擬仿真系統。利用此模擬仿真系統對風機葉片的充模過程進行了分析和工藝優化。
    風機葉片的木制模型如圖1所示，利用有限元分析軟件PATRAN（對風機葉片（尺寸：1300mm×173mm×43mm）進行建模（三維）。采用四結點四邊形單元對整體零件進行有限元部分，得到的有限元模型如圖2所示，模型中包含結點3225個，單元3215個。

    采取線注射方式，注口位置如圖3所示，將復合材料盒體的有限元模型數據輸入三維計算軟件。在計算中設定滲透率為1.0×10-9m2,纖維體積含量35%:

      樹脂粘度0.3Pa.s，注射壓力為0.15MPa，在PATRAN中處理計算所得數據，并顯示不同時刻的流動前峰位置和模腔內的壓力分布，如圖4所示。分析流動前峰位置和壓力分布圖時，以圖左側的色柱為參考，色柱左側標有單位（時間和壓力），數值由下至上增大，色柱上色塊的顏色由下至上從白色開始，黑度依次變化。流動前峰圖書館時（圖4（a）），充模過程中最先填充的地方即注口處顯白色，然后構件上條紡的顏色沿樹脂流動方向以色柱上色塊的黑度由下至上變化，從而可以考察充模過程中樹脂流動前鋒的位置。壓力分布圖中（圖4（b）），最先填充的地主壓力最大，因而此處的顏色是其色柱上頂端色塊的顏色，然后條紋的顏色沿樹脂流動動方向以色柱上色塊的黑度由上至下變化，從而考察模腔內的壓力分布。最終為確定注射口和溢料口的位置提供依據。實際工藝過程：注射壓力0.15MPa，纖維體積含量35%，樹脂粘度0.3Pa.s。實際充模的時間為在180～300s，與模擬充模時間176.1s比較接近。可見模擬充模時間對實際工藝有一定的指導意義，而更重要的是通過分析模擬結果可以優化工藝。因整個充模過程在封閉不透明的模具中進行，可得的實驗數據只有充模時間。