液体树脂浸润工艺（LRI）的数值模拟——真实数字化增强体的树脂浸润、非饱和流动与虚拟渗透率

摘要整理

复合材料因其高强度/重量比和设计灵活性等定制化性能，已成为航空航天、汽车和体育用品等高性能应用领域的关键材料。树脂传递模塑（LCM）工艺因能以较低成本生产高质量、复杂形状的复合材料制品而被广泛采用，但该工艺易产生流动诱导缺陷，严重影响最终制品质量。本研究开发了一套多尺度多相数值模型，在介观尺度上模拟真实三维增强体被液体树脂的浸润过程。模型综合考虑了增强体渗透率、表面张力、润湿性和气体夹带等复杂物理现象，集成了树脂、空气流体参数、增强体结构特征和优化边界条件，以精确再现LCM工艺的实验条件。通过与完整实验数据的对标验证，建立了适用于复杂几何增强体树脂浸润模拟的鲁棒方法。研究成果能准确评估非饱和增强体的表观渗透率，并显式考虑表面张力和润湿性的关键影响。为支撑模型验证，研制了两套专用实验装置：一套用于测量复合材料制造中常用各类纺织品的饱和及非饱和渗透率，另一套配备显微镜用于详细追踪流动锋面推进。实验数据为数值模型提供了必要的验证基础，涵盖扫描纺织体几何中的饱和/非饱和渗透率预测和液体树脂浸润过程中流动锋面的精确追踪。该研究为优化复合材料制造工艺和提升制品性能提供了重要指导。

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