二步法三维编织变截面薄壁壳体RTM工艺数值模拟与试验研究

   摘要：采用分段一集合计算方法，对二步法三维编织变厚度变截面薄壁壳体RTM充模工艺过程进行了较深
  人的理论研究。提出了较准确的树脂流动速度、树脂充模时问和树脂流动压力计算方程。数值预测值与充模试
  验结果具有良好的一致性，所推导理论方程为合理设计RTM充模土艺参数提供了理论依据．
  关键词：复合材料；二步法三维编织；RTM；分段一集合计算方法；数值模拟
  中图分类号：TS.330. 1文献标识码：八
     NUMERICAL SIMULATION AND EXPERIMENTAL STUDY OF RESIN FLOW IN RTM
  PROCESSING FOR TWO STEP 3D BRAID SHELL PREFORM WITH VARYING SECTION
                              ZHANG Guoli，Lilu，I_I Xueming
   (Composites Research Institute of Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160，China)
  Abstract：hhc filling process of RT M for the two step 3D braid shell prcform with a varying section. was investi gated theoretically by employing a calculating method of divide-integratim．Several formulation、related to the resinvelocity，resin filling time and resin flow pressure were proposed accurately. Good agreement was found between the experimental results and numerical predictive values. The deduced formulations could provide the theoretical basis for suitably designing RTM filling parameters.
  Keywords:composites; two. step 3D braiding；RTM；divide-integration method；numerical simulation
    采用增强纤维三维空间交织成整体网状结构的三维整体编织（或机织）预成型体，通过合理选择不同的增强纤维、树脂基体和交织结构，可制造具有整体机械性能优异、结构尺寸稳定性好、耐热烧蚀、耐低温和优良的介电性能的新型结构和功能三维编织（或机织）复合材料。目前三维整体编织（或机织）变截面薄壁壳体RTM成型复合材料已替代传统的21)织物铺层壳体复合材料川，成为运载火箭壳体、复合裙、雷达天线罩等构件的首选承载结构之一。由于此类型壳体结构件尺寸大、纤维体积含量高、型面曲线和壁厚公差要求严格川，采用金属闭模RTM成型工艺进行加工时，提高树脂对纤维预制件的宏观和微观浸渗程度川，是确保复合材料质量和性能的技术关键。为解决RTM工艺充模过程中树脂流动规律的可预见性和可控制性的技术难题，国内外研究者多采用有限差分法、有限元控制体积法川、边界元法和贴体坐标法等数值模拟技术，实时地对形状简单的模腔内树脂流动形状和位置、树脂流动速度场、压力场和温度场的分布进行预测，以上数值方法往往程序编制复杂，计算机模拟计算耗时较长五月。本文作者采用分段一集合计算方法对RTM工艺充模过程中树脂流动进行了理论分析和试验研究，获得了典型三维整体编织变截面薄壁壳体树脂流动规律，为优化工艺设计提供重要的理论依据。