热固化环氧树脂基复合材料的流压缩过程的建模研究
Ye Jing1, Zhenyi Yuan1, Kai He1
1School of Mechanical and Precision Instrument Engineering, Xi'an University of Technology, Xi'an 710072, China.
Polymers
|April 28, 2025
概括
一个新的模拟模型预测了在固化过程中环氧树脂复合材料的多孔性变化. 在L型元件角落中,由于有限的剪切滑动,受纤维刚度和摩擦的影响,孔隙性更高.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 复合材料工程 复合材料工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 孔隙性显著影响热固性环氧树脂基复合材料的机械性能和性能.
- 在固化过程中了解和预测孔径演变对于质量控制和元件可靠性至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证一个模拟模型,用于在流压缩过程中预测环氧树脂复合材料的多孔性变化.
- 调查组件几何和材料参数对孔隙分布的影响.
主要方法:
- 开发一个多物理合模型,集成热化学反应,纤维床压缩,空隙压缩和透流的子模型.
- 模型在使用UMAT子程序的ABAQUS有限元分析软件中实现.
- 通过直接孔径测量对模拟模型进行实验验证.
主要成果:
- 模拟模型准确地描述了复合材料在流压缩过程中的多孔性演变.
- 与平面相比,在L形复合材料组件的片区域观察到更高的多孔性.
- 切割滑动能力不足被确定为角落地区孔隙性增加的主要原因.
结论:
- 开发的模拟模型提供了一个可靠的工具,用于预测热固化复合材料的多孔性.
- 组件几何,特别是利的角落,以及纤维床刚度和层间摩擦等材料特性显著影响孔隙分布.
- 优化处理参数和组件设计可以减轻关键区域的多孔性问题.
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