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纤维金属层板(FML)原位杂化三维工艺仿真研究

Towards 3D Process Simulation for<i> In Situ</i> Hybridization of Fiber-Metal-Laminates (FML)

Christian Poppe, Henrik O. Werner, Moritz Kruse, Hui Chen, Noomane Ben Khalifa, Frank Henning, Luise Kärger · Karlsruhe Institute of Technology
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期刊 / 来源Key engineering materials
卷/期/页926 / 1399-1412
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关键词:纤维金属层板流固耦合深拉伸成形树脂浸润工艺仿真纤维体积含量混杂复合材料

摘要整理

纤维金属层板(FML)具有优异的疲劳性能、损伤容限特性和固有的耐腐蚀性。为加快制造速度并提高所生产FML零件的几何复杂度,Mennecart等提出了一种新型单步工艺,将深拉伸与浸润相结合(HY-LCM)。尽管初步实验结果令人鼓舞,但该工艺面临多项挑战,主要源于深拉伸与浸润之间的流固耦合(FSI)相互作用。本研究旨在深入调查这些挑战以理解其内在机制。实验方面提出了一套接近工艺条件的新型测试装置,将混杂堆栈的深拉伸与线性浸润相结合。数值方面建立了FML工艺仿真模型,能够预测干模成形力、三层玻纤(GF)中间层内的局部纤维体积含量(FVC)以及同步流体推进。数值结果表明混杂堆栈的局部变形和所需成形力可被准确预测。此外,混杂堆栈的侧向密封导致流体推进偏离预期的一维流动。数值结果进一步表明,大部分流动阻力源于几何临界位置。后续实验和数值工作将结合这些认识,重点关注变形过程中的流动评估和零件级应用的成功实现。

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