真空注入工艺中不同外部压力控制对薄壁聚合物复合材料制件质量的数值研究

摘要整理

本文呈现了真空注入模塑工艺对任意几何形状薄壁聚合物复合材料结构的多种工艺模式的建模结果。制造结构的小厚度及其背表面与刚性模具表面的固定方式，使得工艺模型得以显著简化。该模型考虑了热固性树脂在具有复杂三维几何形状的可压缩多孔预制体中的传播过程（包括树脂流变性变化），以及后注入模塑阶段注入口和真空口边界条件的变化。在研究的四种真空注入模塑工艺模式中，对后注入阶段的附加压力启动时间、持续时间和压力大小（作用于预制体开放表面和真空口）以及注入口的状态（开启/关闭）进行了控制。工艺的目标参数包括纤维体积分数的大小及分布均匀性、壁厚、预制体树脂填充程度和工艺周期。通过对所得结果的对比分析，确定了最有前景的工艺模式，并找到了消除影响复合材料制件质量的不利情况的方法。所开发仿真工具的能力通过在薄壁航空结构模塑工艺中的应用得以验证，该工具可合理指导工艺控制策略的选择，以实现最佳质量目标。

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