سمینار / پروژه آماده: شبیه سازی فرآیند تزریق رزین به کمک خلاء

سمینار / پروژه آماده: شبیه سازی فرآیند تزریق رزین به کمک خلاء

162 صفحه فایل ورد و قابل ویرایش

چکیده:

در سالهای اخیر استفاده از مواد کامپوزیتی در سازه های بزرگ مانند پره توربین بطور چشمگیری در حال افزایش است. از آنجایی که این ساختار ها در حال بزرگتر شدن هستند ، روش های ساخت جدید نیز باید امکان ساخت آنها را فراهم سازد. قطعات بزرگتر به ابزار های گرانتر نیاز دارند و نیاز به مدلسازی فرآیند بصورت دقیق در طراحی ابزار ضروری می باشد . اگرچه روش های زیادی برای ساخت قطعات بزرگ وجود دارد (10 – 50 m)ولی همه دارای ویژگی­ها و مشخصات عمومی یکسانی هستند. به منظور کاهش نیروی مربوط به حرکت رزین در میان الیاف (در فواصل زیاد ), از یک سیستم توزیع برای پخش کردن رزین در سطح قطعه استفاده می شود. رزین بطور ذاتی مسافت کمتری را در راستای ضخامت و به سمت پائین کانال ها طی می کند. در ابتدا به صورت اختصار فرآیندهای تولید مواد کامپوزیتی بویژه فرآیند های مشتق شده از RTM سنتی شرح داده شده است و در ادامه روابط تحلیلی مورد نیاز در فرآیند تزریق با نیمه قابل انعطاف استخراج شده­اند و در انتها،هدف از این تحقیق ارائه یک مدل است که بتواند این فرآیند را با دقت خوبی مدلسازی کند . در این کار حرکت سیال در نقاط مختلف قالب بصورت جداگانه بررسی شده است . این نواحی شامل ، سیستم تزریق،کانال توزیع و الیاف می­باشد. معادلات حاکم برای هر ناحیه با هم ترکیب شده اند تا یک مدل جامع که بتواند بطور همزمان حرکت سیال در نواحی مختلف را محاسبه کند، ایجاد شود . به عنوان یک جمع بندی کلی می­توان گفت که دقت و حرکت رو به جلوی سیال در مقیاس بزرگ می­تواند از رفتار آن در مقیاس­های کوچک نتیجه شود . همچنین معادلات حاکم از بسط معادلات حرکت سیال دارسی و استوک برای نشان دادن اثر پارامترهای کلیدی بر روی فرآیند به عنوان یک کلیت استخراج شده اند. تغییر در هندسه کانال, ضخامت الیاف و خواص الیاف مانند نفوذپذیری و تراکم پذیری می تواند در این مدل  به عنوان ورودی مورد استفاده قرار گیرد.

کلید واژه:  شبیه سازی تزریق رزین،VARTM ،تزریق رزین بکمک خلاء

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                              

فهرست جدول‌ها خ‌

فهرست شکل‌‌ها د‌

فصل اول. 1

مقدمه. 1

1-1-پیشگفتار. 2

1-2-مروری مختصری بر مواد کامپوزیتی.. 4

فصل دوم. 6

مروری بر فرآیند تولید کامپوزیتهای پلیمری بهروش قالبگیری با انتقال رزین. 6

2-1- مقدمه. 7

2-2- تعریف فرآیند RTM.. 9

2-3- تاریخچه فرآیند RTM.. 9

2-4- مزایا و امتیازات فرآیند RTM.. 10

2-5-مواد ماتریس... 11

2-6-مواد تقویت کننده 11

2-7- مروری بر مدلهای مورد استفاده در تحلیل فرآیند RTM.. 13

2-7-1- مدل جریان دارسی برای محیطهای متخلخل.. 14

2-7-2- نفوذپذیری الیاف براساس مدل دارسی.. 15

تعریف نفوذپذیری و تخلخل.. 15 محاسبه تحلیلی نسبت تخلخل الیاف.. 16 مدلهای تحلیلی محاسبه نفوذپذیری.. 17 عوامل موثر بر نفوذپذیری.. 20

2-7-3- بررسی رفتار فشردگی الیاف.. 21

2-7-4- نتایج مربوط به آزمایشهای فشردگی و نفوذپذیری الیاف.. 22

2-7-5- تعیین ثابت مدل کازنی-کارمن با استفاده از دادههای مدل نفوذپذیری توانی.. 25

فصل سوم. 28

بیان مساله و اهداف. 28

3-1- مقدمه. 29

3-2- فرآیندهای اصلاحی مهم RTM.. 29

3-2-1- فرآیند قالبگیری فشاری با انتقال رزین CRTM.. 30

3-2-2- فرآیند قالبگیری با انتقال رزین به کمک خلاء VARTM.. 30

3-2-3- فرآیند قالبگیری سبک با انتقال رزینLRTM.. 31

3-3- بیان مساله و روشهای تحلیل آن. 32

روشهای تحلیلی و پاسخ بسته برای جریانهای ساده 33 استفاده از الگوریتمهای غیر محاسباتی بر پایه مدلهای هندسی.. 33 انجام آزمایش برای شناسایی رفتار فرآیند و تخمین پارامترهای سیستم. 33

فصل چهارم. 34

تحلیل فرآیند RTM اصلاح شده جدید با ابزارهای انعطافپذیر (VARTM) 34

4-1- مقدمه. 35

4-2- یافتن معادلات حاکم بر فرآیند. 36

4-3- تحلیل پاسخ بسته معادلات حاکم. 43

4-3-1- بررسی جریان کانالی رزین در تزریق به روش VARTM.. 43

روش استفاده از شرط اضافی.. 45 روش حل مستقیم. 49

4-3-2- بررسی تاثیرات لوله تزریق رزین بر تحلیل فرآیند. 52

فصل پنجم. 59

شبیه سازی و مدل سازی فرآیند های ساخت به کمک نفوذ رزین. 59

5-1 مقدمه............................... 60

5-1-1-کسر حجمی الیاف.. 60

5-1-2-فرآیند های ساخت.. 61

5-2- تاریخچه مدلسازی فرآیند. 65

5-2-1-جریان استوک........... 67

5-2-2-مدلسازی سیستم تزریق.. 68

5-2-3-مدلسازی جریان کانال. 71

5-2-4- مدلسازی جریان درون الیاف.. 75

5-2-5-جریان اشباع و غیر اشباع. 76

5-2-6-تراکم پذیری الیاف.. 78

5-2-7-محاسبات زمان پر شدن. 82

5-3-مدل جامع(جمع بندی و پیشنهادات) 84

5-3-1-روش....................................................................................................................................................................................................84

5-3-2-ایجاد ماتریس................ 86

5-3-3-فرضیات………    92

5-3-4-خروجی های مدل. 93

5-3-5-پژشنهادات....... 100

منابع و مراجع: 101