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RTM工艺制品复合效应与使用性能评价方法研究

覃海艺  
【摘要】:树脂传递模塑成型工艺(RTM)以其生产效率高、投资低、工作环境好、工艺适应性强等优点而得到广泛应用。在发达国家,RTM工艺的增长速度远高于其他工艺。然而,在国内,RTM的发展相对较慢,生产的制品批量小、强度低、性能可靠性差,按照国外先进技术指标来衡量,相距甚远。RTM仍有许多问题待研究,如出现气泡和干斑、注射口和排气口设计困难、渗透率数据库不完善、产品性能综合评价困难等。论文针对这些问题主要进行了以下研究: (1)从纤维增强材料渗透性能入手,研究RTM工艺参数对其制品复合效应的影响规律。着重探讨纤维增强材料渗透率的测试方法及计算公式,并按照二维面内渗透率测试方法,通过实验分别测得缝编毡、复合毡和方格布在不同注射温度、注射压力、铺层数等情况下的渗透率,得到成型工艺参数对纤维增强材料渗透率的影响规律,为RTM充模数值模拟提供了渗透率测试依据。 (2)通过对RTM工艺中注射口及排气口的合理布置研究来提高RTM工艺制品的复合效果。针对注射口、排气口及树脂流道等设计难点,提出应用充模数值模拟软件来辅助注射口、排气口及树脂流道的设计。并通过算例,对注射口、排气口及树脂流道进行优化设计,着重探讨了利用数值模拟软件分析问题的过程和方法,提出了一个合理有效的有限元建模方法与技巧。最后通过对算例结果与实际充模结果进行对比验证,得出结论:数值模拟结果能够较好的反映实际充模过程,应用充模数值模拟软件可对RTM工艺中注射口和排气口等进行合理布置,进而有利于制品缺陷的排除和提高制品的复合效果。 (3)用计算机数值模拟技术来评价RTM工艺制品的使用性能。以一款轿车行李箱盖的生产为例,探讨计算机数值模拟技术在RTM工艺生产中的应用。把计算机数值模拟技术系统的应用到了整个RTM工艺生产过程,从产品CAD实体模型建立到模型有限元网格划分,从产品力学性能评价到产品充模过程模拟,详细探讨了计算机数值模拟技术在RTM工艺生产中的分析方法与过程,着重研究把CAD模型转化为有限元模型的技巧与方法,提出了一个有效的计算机数值模拟技术应用思想与方法,并验证了计算机数值模拟技术在RTM工艺生产及制品使用性能评价中具有重要的指导作用。


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