李都宁, 聂玉峰, 刘运芳, 梁 滨, 蔡 力

(西北工业大学理学院,西安 710129)

树脂膜熔渗(RFI)是一种高性能复合材料的低成本制造技术,尤其适合于制造大型的具有复杂形状且带有加强筋的构件,如航空制造领域中的整体机翼、加强肋、梁等。其原理是在树脂膜上铺放预制体,然后将其用真空袋封装并放入热压罐中,当纤维预制件完全被浸渍后,继续升温使树脂发生交联反应,最终固化成型。树脂的固化过程决定了制件的最终性能,而采用实验的方法耗资巨大且效果不明显。因此,对固化过程进行数值模拟实验以及开展关于成型工艺的优化研究,可减少生产成本的投入,同时也能缩短产品的研制周期。

许多学者在RFI固化工艺数值模拟方面进行了研究,A.C.Loos等[1]提出二维的数学模型来模拟RFI工艺中的固化过程,并预测了树脂温度分布。T.Behzad等[2]采用有限元法对天然纤维复合材料固化成型过程进行了模拟。谭华等[3]对热固性树脂基的固化过程用有限元法进行了三维瞬态数值分析,并与实验数据进行了比较,陈祥宝等[4]对树脂基复合材料制造过程温度的变化进行了模拟研究,并与实验值进行了比较。研究表明,温度控制对构件固化形变的产生有直接的影响[5],因此需要合理控制固化过程中的工艺温度。N.Patelelis等[6]采用数值模拟方法对固化工艺进行了分析,并采用遗传算法得出最优的固化温度控制工艺。A.Mawardi等[7]采用单纯形法和模拟退火算法对固化的温度控制进行了优化。……