GFRP拉挤成型工艺过程固化度FEPG数值模拟

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liangmingming
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拉挤成型过程研究的主要任务之一是选择合适的工艺参数,以使树脂在模具内能够充分固化,并在保证产品质量的基础上尽量提高生产效率。传统的工艺过程控制由于不了解拉挤模具内所发生的变化而只能遵循基于经验的固定规范。加工过程中产品状态不稳定,质量分散性大,废品率高等导致的生产成本高、效率低的弊端一直是生产厂家存在的问题。因此,预先了解在拉挤模具内非稳态温度场和固化度场的变化对拉挤工艺过程设计是非常重要的。本文针对拉挤成型特点,在导热学和化学动力学等理论的基础上,建立了非稳态热传导方程和固化反应动力学方程。通过差示扫描量热法确定了环氧树脂的热流量,并利用Orign软件拟合计算出了环氧树脂的固化反应动力学参数。通过有限单元法将热传导方程和固化反应动力学方程在时间域和空间域内离散为常微分方程。采用Eular-Cauch迭代的方法解决了热传导方程和固化反应动力学方程之间的强耦合关系。使用有限元软件FEPG编制了拉挤固化模拟程序,并使用该程序预测拉挤模具内拉挤型材的温度和固化度变化。利用有限元自动生成系统即FEPG软件模拟分析了不同的工艺参数如初始温度、模具温度、拉挤速度和纤维含量等对温度和固化度的影响,为在实际生产中优化设计拉挤工艺参数提供了理论基础。本文还通过将FEPG软件模拟的结果与文献数据进行了对比,两者的吻合度非常高,因此验证了使用FEPG的正确性与可靠性。本文所做的几部分工作——建立数学模型、确定固化反应参数、数学方法求解方程和使用软件进行数值模拟是预测拉挤成型固化过程的紧密联系的几个环节。通过本文的研究,可以了解到这个模具内所发生反应的全部过程。根据本文所研究的结果,无需实际加工生产,就能够了解拉挤材料在不同工艺参数作用下的最终性能,因此可以用来制定拉挤工艺参数,对于提高生产效率,降低产品废品率有重要意义。
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