VARI工藝成型大型方艙的計算機模擬關鍵技術研究.pdf

1、真空輔助成型工藝(VARI，Vacuum Assisted Resin Infusion)是研究學者在樹脂傳遞模塑工藝(RTM，Resin Transferring Molding)的基礎上又借鑒了真空袋法開發(fā)的一種先進的低成本復合材料成型技術，具有纖維孔隙率低、產(chǎn)品性能好、工藝靈活、成本低廉等優(yōu)點，非常適合汽車、飛機、船舶等大尺寸產(chǎn)品的生產(chǎn)。VARI工藝的模腔是由一面剛性模具、一面真空袋膜組成，所以該工藝只能成型一面光滑、一面粗糙的制

2、品。
　　本課題的目的是設計一種符合實際要求的大型復合材料夾芯結構方艙，其鋪層結構為纖維層-PVC泡沫-纖維層，并使用PAM-RTM模擬軟件對使用VARI工藝生產(chǎn)方艙的過程進行計算機成型模擬。大型方艙的成型模擬的主要影響因素有樹脂體系的粘度、纖維層的組成、鋪層的方式、注膠口、出膠口和流道的設置等。本文使用實驗和模擬的方法對這些因素進行研究，優(yōu)化相應的工藝參數(shù)，得出一個對大型方艙的VARI成型工藝具有指導意義的結論。
　　對方

3、艙中使用的環(huán)氧樹脂體系流變性能進行了系統(tǒng)性研究，利用Origin分析和擬合處理等方法對樹脂體系進行等溫粘度特性、動態(tài)粘度特性分析，并得出了環(huán)氧樹脂體系的粘度模型，為大型方艙的VARI工藝計算機模擬提供數(shù)據(jù)支持，又通過DSC分析此類環(huán)氧樹脂體系的凝膠化溫度和固化溫度。
　　分析了纖維材料的滲透率的測試方法，并針對性的對實驗用單軸向玻璃纖維、雙軸向玻璃纖維和雙軸向碳纖維三種纖維織物的滲透率進行了實驗研究。然后通過綜合討論夾芯結構的計算

4、方法和有限元建模的方法，提出一種新的等效滲透率的計算方法，并確認將方艙模型簡化為2D殼單元模型的方案，最后通過實驗計算出夾芯結構等效滲透率的數(shù)值。
　　本文參考《軍用方艙通用規(guī)范》和相關的技術標準，使用SolidWorks軟件設計并建立方艙的實體模型，然后再將方艙實體模型簡化為2D的殼單元模型，最后使用VisualMesh對方艙模型進行有限元網(wǎng)格劃分。
　　通過分析方艙結構和形狀，根據(jù)注膠口和出膠口位置的設置的不同，設計6種

5、不同的充模方案，然后采用PAM-RTM軟件對方艙的VARI工藝成型過程進行樹脂充模模擬，通過分析樹脂流動云圖動畫、樹脂充模時間云圖及充模壓力分布圖分析不同充模方案對方艙VARI成型工藝過程及結果的影響。為了更加符合實際生產(chǎn)中的充模過程，本文結合重力和真空壓力對充模過程的影響對充模方案進行了優(yōu)化，并得出最優(yōu)的充模方案為:頂面長軸注膠，四底角出膠，抽真空的壓力大小為一個標準大氣壓，重力方向垂直向下。優(yōu)化后的充模方案具有充模時間短、充模壓力分