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树脂径向注射制造纤维增强复合材料:先进数学建模与仿真

Applying Resin Radial Injection for Manufacturing Fiber-Reinforced Polymer Composite: Advanced Mathematical Modeling and Simulation

J. Oliveira, Laura Hécker de Carvalho, João M. P. Q. Delgado, Antônio Gilson Barbosa de Lima, Alejandro Bellas Pereira, Célia Maria Rufino Franco, Francisco Samuel Chaves · Universidade Federal de Campina Grande
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期刊 / 来源Polymers
卷/期/页16 / 24 / 3525-3525
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关键词:液体复合材料模塑树脂传递模塑径向流动多孔介质吸附效应数学建模工艺参数优化

摘要整理

液体复合材料模塑(LCM)技术因其能够成型复杂零件、表面质量好、产品力学性能可控等优势,已广泛应用于纤维增强复合材料的制造。该领域研究主要集中在树脂传递模塑(RTM)工艺,特别是树脂沿纤维预制体的直线浸润过程,但多数研究忽略了聚合物流体被增强材料的吸附效应。本研究旨在预测多孔介质(纤维预制体)中树脂的径向流动行为,并考虑纤维对树脂的吸附效应,采用一维分析方法。为准确预测多孔介质内流动特性,建立了包含质量守恒方程和Darcy定律的耦合数学模型,并求解了该耦合方程组。研究获得了树脂浸润过程中流动前沿位置、流速和模腔内压力的瞬态结果,分析了树脂粘度、增强材料吸附系数、渗透率、孔隙率、注射压力和注射半径等多个工艺参数的影响规律,并进行了深入讨论。该研究为优化RTM工艺参数、改进复合材料制造质量提供了理论依据。

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