外文翻譯（中文）增強(qiáng)樹脂傳遞成型過程的充模流動建模與仿真

1、英文文獻(xiàn)譯文：增強(qiáng)樹脂傳遞成型過程的充模流動建模與仿真c. j. mosella j. p. montecinos j. a. ramos-grezdepartamento de ingeniera mecnica.y metalrgica,，pontificia universidad catlica de chile,vicunamackenna4860,，santiago6904411,chile在樹脂傳遞模塑成型（rtm）的多階段過程中，流通和樹脂填充是最復(fù)雜和最關(guān)鍵的階段。后者，氣泡必須避免結(jié)塊和塑料必須完熔化，以確保在盡可能最低的時(shí)間造出最高的質(zhì)量。介于這些生產(chǎn)問題的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值

2、決定給出預(yù)測控制整個塑料流入模腔的壓力。采用該方法通過達(dá)西定律和質(zhì)量守恒定律解決的多孔介質(zhì)流動問題的常規(guī)有限元技術(shù)。同時(shí)，它是一個先進(jìn)的數(shù)值計(jì)劃，因?yàn)橐阎拈g斷移動方法的實(shí)施，以確定位置和推進(jìn)流量雙曲線方程統(tǒng)治運(yùn)輸戰(zhàn)線的形狀。這兩個計(jì)劃實(shí)施工作的兩個維域，處理多個澆口注射和通風(fēng)幾何形狀多樣。如填充時(shí)間和推進(jìn)流通方面的關(guān)鍵工藝參數(shù)，結(jié)果顯示與特定案件從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析解決方案的結(jié)果一致。當(dāng)幾個模擬結(jié)果考慮到在rtm成型腔，整個過程設(shè)計(jì)中可以得到加強(qiáng)。關(guān)鍵詞：樹脂傳遞模塑成型（rtm），模具填充，移動接口，間斷移動方法，有限元法1引言 樹脂傳遞模塑成型（rtm）工藝經(jīng)歷了最近幾年的發(fā)展，有了先進(jìn)的增

3、強(qiáng)聚合物制造，可提供如重量輕，強(qiáng)度高，設(shè)計(jì)靈活，成本低，性能好和大規(guī)模生產(chǎn)的能力。在汽車行業(yè)已經(jīng)顯示在rtm工藝特別感興趣，主要是因?yàn)槠涑杀镜汀４送?，工業(yè)在其中扮演部分的重量，如航空航天產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵作用，也得益于這一技術(shù)。 在rtm工藝中，干纖維加固或光纖預(yù)制棒，被包進(jìn)一個所希望的形狀的模腔里，然后模具閉合，液體塑料通過一個或多個澆口被注入到模具里保壓。在液態(tài)樹脂，然后穿透瓶坯，取代最初的空氣填充的空腔，并插入弄濕的纖維束。充模過程完成之后，模具加熱和部分調(diào)整，使液體樹脂聚合集成為剛性聚合物。固化后，該部分被從模具中刪除。 雖然已認(rèn)識到指rtm在成本結(jié)構(gòu)件的制造中的很大潛力，但仍有一些限制rtm

4、成型成功的工業(yè)應(yīng)用范圍。主要限制之一是產(chǎn)品質(zhì)量，其中包括強(qiáng)度，耐久性，表面成品件的質(zhì)量問題。這些問題密切與充模過程相關(guān)。充模過程的設(shè)計(jì)不當(dāng)可導(dǎo)致不良影響，如因空氣填充形成空洞，連接效果，形成斑點(diǎn)，條紋。因此這將是非常有用的一個計(jì)算工具，可以預(yù)測注射液流動，以了解設(shè)計(jì)優(yōu)化工藝條件和變量，如位置，普雷斯評價(jià)函數(shù)注射及排氣。在這一背景下工業(yè)的問題，這項(xiàng)工作提出了一個計(jì)算工具，運(yùn)用有限元為基礎(chǔ)，通過塑料的不斷滲透性守恒定律等宏觀模型，在注射期的所有技術(shù)。上一個問題已被bruschket和 advani解決，如有限元方法的數(shù)值技術(shù)，流速場/控制/考慮到整個域中/熱多孔介質(zhì)。然而，后者的技術(shù)本身需要對原有

5、域的第二代混合，以便為每個節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建簡歷跟蹤流動前沿邊界。此外，有限元/簡歷方法可能遭受大規(guī)模養(yǎng)護(hù)問題，影響流動前沿正確的決心。在所有的有限元/簡歷數(shù)值格式，注射門就是參照單一節(jié)點(diǎn)，數(shù)學(xué)賦予一個奇點(diǎn)的定義。但是在后面一種方法中他們提出的辦法避免這種情況的數(shù)學(xué)奇點(diǎn)，取得準(zhǔn)確的結(jié)果時(shí)，增加網(wǎng)格密度的水平。最近，希馬切克和阿德瓦尼提出的關(guān)于對rtm工藝藝術(shù)，在清楚的有限元/簡歷仍是被雇用，而且認(rèn)為還有許多工作有待改進(jìn)的執(zhí)行和國家的詳盡審查在rtm的控制程序。關(guān)于執(zhí)行問題，我們親對本文件，一個位置和流動方面形成新的捕獲策略。此過程需要一個雙曲型是由間斷移動方法手段來解決更多的偏微分方程。增加在工程分行適

6、用范圍廣，危險(xiǎn)品的方法產(chǎn)生像的方法擴(kuò)展德由里德和希爾用于中子輸運(yùn)方程，后來由勒桑數(shù)學(xué)分析和拉維亞爾特。作為一般的引用，托馬塞書籍和約翰遜和勒桑和拉維亞爾特原來的是好消息，開始對危險(xiǎn)品的方法進(jìn)行研究。該方法已成功地引進(jìn)了由福廷和福廷粘流場，并已實(shí)施，連同一個明確的龍格庫塔方法時(shí)，在科伯恩等離散。總的方法是局部流體力學(xué)，并提供斷開近似，盡管它是穩(wěn)定的，高層次準(zhǔn)確，可輕易處理復(fù)雜幾何形狀的掛節(jié)點(diǎn)，不規(guī)則網(wǎng)格，和近似的在不同的要素綜合度多項(xiàng)式。由于龍格庫塔間斷移動方法使用完全斷開近似，這些產(chǎn)品是質(zhì)量塊對角矩陣，使高度并行的方法，在需要的內(nèi)存空間減少。2數(shù)學(xué)模型在接下來的部分中，我們目前的三個構(gòu)法數(shù)學(xué)模

7、型，按照各自的初始和邊條件。2.1達(dá)西定律和馬薩諸塞州保護(hù) 塑料在槽中的流動速度，如纖維增強(qiáng)材料和樹脂分發(fā)材料，是由達(dá)西law1 6決定的在v(x,t)中，t是達(dá)西的速度，這是老年人的數(shù)量阿維速度，k是滲透張量，它刻畫通過kxx和kyy代表其主要方向的纖維增強(qiáng)材料的流通方便，是樹脂的粘度和酶，t是在樹脂壓力場。此外，考慮到不可壓縮流體的均勻和不變形多孔介質(zhì)的連續(xù)性質(zhì)量守恒方程減少到在下列樹脂壓力場區(qū)域內(nèi)的滲透方程eq.2結(jié)果替代eq.1：2.2輸運(yùn)方程。在多孔樹脂槽流媒體，如纖維增強(qiáng)材料和樹脂分發(fā)介質(zhì)，是由達(dá)西law1 - 6 該eq.4推導(dǎo)可以找到福廷等al.7和一些在中雷迪和reddy16

8、和福廷等al.17文章注射方面的應(yīng)用。為了延長在多孔介質(zhì)交通問題eq.4，我們必須要考慮到的流體域中的積累，將取決于纖維增強(qiáng)，這種情況直接影響到eq.4長期累積孔隙度就是研究詳細(xì)圖。 1問題域和術(shù)語2.3邊界條件 邊界條件定義根據(jù)是圖提出的名稱。 1，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的地區(qū)的代表一個字節(jié)，注塑門by1與流體by2t接觸模具墻和流動方面by3t。的模具空地區(qū)是代表一個字節(jié)，其by2t各自的墻壁。 為eq.3的邊界條件，包括不通過模壁流動，規(guī)定在由在通風(fēng)門的壓力給定的流量方面的壓力，在由注射屬性給予進(jìn)口和規(guī)定的壓力，其中n 表示向外單位正常的邊界對于eq.5初始條件是完全為空模，3.數(shù)值實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)(eq

9、.(8)需要適當(dāng)?shù)碾x散方程(3)和(5)給予均衡。這個方程組是一個有3個未知變量耦合問題(p,v,s)。為了避免這些變量裝配，并考慮到dg方法，得到解決方案的優(yōu)勢，傳遞方程等于在7的基礎(chǔ)上，交錯計(jì)劃將用來解決這個系統(tǒng)。fem用于解決拉普拉斯方程(eq.(8)。rkdg方法將用于解決傳遞方程。交錯計(jì)劃中，壓力指數(shù)的計(jì)算流體充滿多孔介質(zhì)域使用eq.3平均流量速度場的計(jì)算用eq2。但是時(shí)間是進(jìn)步的，使用eq5,新的區(qū)得到填補(bǔ)。這個方法是可行的低雷諾數(shù)，它發(fā)生在rtm進(jìn)程因?yàn)榕c低注射壓力有關(guān)。3.1達(dá)西定律和質(zhì)量守恒離散假設(shè)，在當(dāng)時(shí)函數(shù)s的是從一個迭代已知的，決定領(lǐng)域是可能的充滿液體的，與它的分別邊界

10、在2、tn和3,tn的條件。公式8a在情況上：當(dāng)pk是在元素e 上被定義的k程度多項(xiàng)式的空間的地方。 fig. 2 node definition in fe and rkdg methods fig. 3 sign convention and nomenclature for the rkdg3.2運(yùn)輸系統(tǒng)相等離散化3.2.1隔開離散化。dg方法是 fem 使用不連續(xù)的解決和測試空間通常分段地適當(dāng)?shù)亩囗?xiàng)式，意謂在各元素邊界間，周變數(shù)通常不是連續(xù)的.假集中功能以來精確地是一個不連續(xù)的功能，這似乎是適當(dāng)選擇。而且，當(dāng)做能在檢驗(yàn)員被查證。這一個方法是一高度地像情緒商數(shù)的純粹移流問題的近似值的適當(dāng)

11、的。dg 方法的力量之一當(dāng)處理非常銳利的傾斜度或甚至以斷絕以事實(shí)這一個方法連接元素為基礎(chǔ)和不是節(jié)的點(diǎn)。當(dāng)做一結(jié)果這，分別元素的節(jié)不與他們的附近元素一起分享圖 2_.元素之間的連結(jié)因一個數(shù)字流出的方案而做，如果線運(yùn)輸系統(tǒng) equation_eq。8 b_ 即是逆風(fēng)的數(shù)字流出20_,一個任意的大會建立 s 評價(jià)，對上游元素符合e ，被 s 命名.元素的速度田地廣為人知的假如，流入邊在 e 和流出邊中出自 e ，依照下列的大會被決定圖 3_.在元素內(nèi)在速度之間指示點(diǎn)積和元素的邊緣 方面的向外的單位常態(tài)。乘情緒商數(shù)。8 b藉著一個測試動作 w，在領(lǐng)域之上整合, 而且在每個元素之一中表演部份的一個整合在

12、流入和流出邊中分開線整體而且藉著定義更換他們形成。如下情況：試中p 是在上被定義的 k 程度多項(xiàng)式的空間的地方。3.2.2計(jì)時(shí)離散化。s 和 w 被 k 程度、 sh 和 wh 的多名近似值代替，我們獲得為每種元素由 m_es h_e k_esh_ef_e 被屈服點(diǎn)陣式形式的一個相等的線代數(shù)系統(tǒng)e，f_e 是 k_1個矢量。現(xiàn)在定義大約的解決相等能在平常的微分方程式中被重寫ode_ 形式當(dāng)d dt_shl_sh_， sh 有為每種元素和 l_sh_ 包括自由的所有的程度的全球矢量的形式的表現(xiàn)相等的線系統(tǒng)。因此，如果 tn_n0 n 是次分割0,t_ 和tn tn+1tn 為 n 0, .。，n

13、1, 時(shí)間依下列各項(xiàng)游行運(yùn)算法則閱讀：這一個方法即是減少的完全的變化tvd_ rk 時(shí)間離散化，和它到 rkdg 的最后一個形成。 較多的數(shù)據(jù)和一個條件下的叁數(shù)ij 和 ij 能在 cockburn 和 shu 被發(fā)現(xiàn)21_ 和 gottlieb 等人22_.時(shí)間步驟定義tn 因一種 stability_eq 的情況而做14哪一是有效的如果 s 邊界的條件在1。7在整個模擬時(shí)間期間是常數(shù)23。4分析和結(jié)果dg 方法的一個重要特征是那一個系統(tǒng)13_ 造成在每種元素方面的一個小線的系統(tǒng)，大小被被用于離散化的元素類型決定和藉著 pk 的尺寸。這一個系統(tǒng)能容易地被解決在之上e，但是只有當(dāng)如果 s, 被

14、計(jì)算。這暗示元素一定在一個適當(dāng)?shù)拇涡蛑斜唤鉀Q，從注入元素隨著流程田地， v 7同時(shí), ，注意高度地方 rkdg 展覽很重要。首先，由于 dg 的結(jié)構(gòu)隔開離散化和對 rk 時(shí)間離散化的明白。因此，在一種元素內(nèi)更新自由的程度e，只有關(guān)于元素的資訊分享邊緣與e 被用于每個內(nèi)部的 rk 步驟23_.值得提到結(jié)果和模擬已經(jīng)獲得在下一個區(qū)段的 arepresented 使用 p1 多項(xiàng)式近似值，也就是， k 的多項(xiàng)式1 deg。4.1直線的情形。在部份的寬度關(guān)于它的長度是可以忽略的情形中，一個尺寸模型可能是非常好近似值，允許流程前面的位置的確認(rèn)和全部的時(shí)間注入程序?qū)?。在?shù)字的測試和計(jì)算的模擬被進(jìn)行了之

15、后，它被觀察時(shí)間步驟的大小在結(jié)果之上有一種決定沖擊了。為了要分析這一效果，情緒商數(shù)。已知的勻恒速度，和安定的情況公式14根據(jù)被重新定義到在圖 4 被顯示的結(jié)果符合在不同價(jià)值假集中功能每次用一個給定的怛速度的立即。比較對理論上的價(jià)值，這些結(jié)果確定為較小的價(jià)值, 數(shù)字的方法有在關(guān)系中的較多的準(zhǔn)確性到精確的解決，但是自從計(jì)算的費(fèi)用增加得非常，我們計(jì)畫使用0.4.在圖 4, 一些振動與少于10個廣闊被觀察，哪一個增加如果解決的斜坡更敏銳。這些 超越量 和 欠過度 不困難的流程的正確的位置和確認(rèn)面對，和，如果它是必需的，他們能被減少而且控制使用在 fortin 等人被呈現(xiàn)的投射方案7或者與被 cockb

16、urn 和 shu 發(fā)展的斜坡限制器21.在圖 5 比較顯示的結(jié)果起于了情緒商數(shù)的交互決議的數(shù)字計(jì)算的流程前面的位置。8 a和8 b加使用的暫時(shí)的離散化0.4, 藉由被 gebart 等人顯示的模型的分析解決24.一個 3% 的次序的錯誤能在兩者曲線之間被觀察。fig. 6 mesh refinement study4.2二維的情形4.2.1分析的結(jié)果。在 gebart 等人24, 分析的解決也為光線的流程被呈現(xiàn)面對液體何時(shí)透過一個等方性的增強(qiáng)在平坦模子的中心被注射。對于不同的時(shí)間立即，一般觀察為粗糙網(wǎng)孔的相同的密度水平，分析、數(shù)字的結(jié)果之間的錯誤是有不超過 2% 的次序_表 1_.在圖 6,

17、 網(wǎng)孔精致為了填充時(shí)間學(xué)習(xí)百分比錯誤計(jì)算當(dāng)做不同在分析、數(shù)字的 solutions 之間在 r0.5 m m 被呈現(xiàn)，增加每網(wǎng)孔的密度x axis_ 而且保存模擬的所有其余者特性常數(shù)。從被獲得的結(jié)果，它能被觀察充填物時(shí)間百分比錯誤在 0.5% 下面傾向于有限的價(jià)值。 fig. 7 pulley 0.24 m diameter manufactured by the rtm fig. 8 2d pulley meshprocess4.2.2實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)的工作在圖 7 說明, 先前發(fā)展，藉由 rtm 程序的產(chǎn)品，使用一個多元酯樹脂和纖維玻璃連續(xù)任意細(xì)絲的墊25.黏質(zhì)是0.56 pa。這一個樹脂

18、在這 80 kpa 常數(shù)壓力被注射，而且通風(fēng)門在大氣的壓力被保持。這個比較后者的實(shí)驗(yàn)工作藉由使用注入的一個二維的模型和通風(fēng)被實(shí)行的這數(shù)字達(dá)成的方式的申請把同等物轉(zhuǎn)成在實(shí)際成份的產(chǎn)品期間被雇用的那些。圖 8 表示有 650種元素和注入和對對應(yīng)的元素被箭指出的通風(fēng)門的領(lǐng)域的離散化，避免因這些門的節(jié)模擬而生產(chǎn)的數(shù)學(xué)的奇異。依照流程面對數(shù)字的模擬的結(jié)果在每次在注入程序期間行走，它被查證充填物階段足夠地在沒有任何干的當(dāng)場形成下發(fā)生。這與在被呈現(xiàn)的結(jié)果一起確認(rèn)。被制造的沒有它的結(jié)構(gòu)的空氣泡沫的地方，和流程前面模擬從商業(yè)的軟件 poly 獲得工作？非常很好地，以在這里被呈現(xiàn)的結(jié)果調(diào)整。圖 9 表示最后一個模

19、子充填物階段，藉由它的分別壓力 isovalues，在通風(fēng)門從在注入門的 80 kpa 到 0 kpa 。 因?yàn)檎麄€樹脂注入程序關(guān)于為實(shí)際的制造被使用的表現(xiàn)一個6% 次序的錯誤。為了要減少模子充填物時(shí)間而且提高生產(chǎn)程序的效率，另外的一個注入澆口在右手邊已經(jīng)被增加。依照這，通風(fēng)門已經(jīng)被改變到模子的上面、比較低點(diǎn)，如圖 10 所示。使用相同的網(wǎng)孔、材料和注入特性，在圖 11 觀察是可能的如何兩邊的樹脂流程和，當(dāng)前面遇到彼此，產(chǎn)生破壞注入程序的空氣泡沫。這一種情形能藉由把另外兩個通風(fēng)門加入地點(diǎn)被解決泡沫哪里是最初形成。注意很重要，來自新注入港口的流程些微比較快速，因?yàn)檫@個新門比這大一點(diǎn)在另一邊中。其他結(jié)果被包括在內(nèi)為相同的模子過去一直建立滑車，纖維增強(qiáng)特性已經(jīng)被改變的地方，假定各向異性的浸透性 kxx0.223_10?8 m 2 和 kyy0.937_10?他們的分別主要的方向的 8 m 2。再一次，網(wǎng)孔用是這相同的，和注入和通風(fēng)門是當(dāng)做在圖 8 顯示.結(jié)果在無花果樹說明。在不同的時(shí)間立即的 12_ a同意 y