王科
,
赖家美
,
鄢冬冬
,
黄志超
,
柳和生
高分子材料科学与工程
采用“长条”模型代替泡沫中沿缝线方向树脂流动模型并对其等效渗透率及孔隙率进行计算;然后用PAM-RTM软件对缝合泡沫夹芯结构真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺树脂充填过程进行数值模拟,最后建立了流动可视化实验装置对模拟结果进行实验验证.对比模拟与实验结果表明,模拟与实验完成整个充填过程的时间非常接近,并且树脂在预成型体中流动方式及在预成型体上、下面板流动状态的数值模拟与实验结果也非常地一致.故建立的“长条”模型及其相关参数的计算是合理的,可以用来准确地预测缝合泡沫夹芯结构VARTM工艺树脂充填过程.另外,树脂在上面板流动前沿在沿宽度方向较为统一,而树脂在下面板流动前沿呈现锯齿状,容易产生空隙及干斑等缺陷,影响制品的质量.
关键词:
缝合泡沫夹芯结构
,
真空辅助树脂传递模塑成型
,
复合材料
,
“长条”模型
,
PAM-RTM
熊爱华
,
柳和生
,
黄兴元
,
黄益宾
,
江青松
,
赖家美
高分子材料科学与工程
采用Moldflow对聚丙烯及其短玻璃纤维增强复合材料的注塑成型过程进行3D模拟分析,基于Taguchi试验设计方法（DOE）,采用L16（45）正交矩阵进行试验设计,研究工艺参数对注射压力和翘曲变形的影响。结果表明,纤维含量对注射压力和翘曲变形影响作用较为显著,且存在最佳值;模具温度、熔体温度、保压时间和保压压力对注射压力的影响为单调的线性关系,但其对翘曲变形的影响较复杂。
关键词:
短玻纤增强聚丙烯复合材料
,
注塑成型
,
数值模拟
,
Taguchi试验设计
赖家美
,
王德盼
,
陈显明
,
柳和生
高分子材料科学与工程
采用可视化流动实验装置,系统研究了高渗透导流介质对真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺中树脂充填流动行为的影响.实验结果表明,高渗透导流介质只覆盖部分纤维增强体时,铺放在靠注胶端导流效果明显,铺放在靠抽气端导流效果很弱;高渗透导流介质铺放在纤维增强体顶、中和底面任何位置,都会起到良好的导流效果,尤其是铺放在纤维增强体底面时导流效果最好;随着高渗透导流介质层数增加,对树脂充填的导流作用就越好;随着纤维增强体层数的增多,完成充填所需时间就越长,这表明高渗透导流介质导流效果受到增强体厚度的影响.
关键词:
高渗透导流介质
,
真空辅助树脂传递模塑工艺
,
纤维增强体
,
流动行为
邹如荣
,
柳和生
,
赖家美
,
余松标
玻璃钢/复合材料
利用RTM-Worx模拟软件对一典型结构复合材料零件使用6种常用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)注射方式进行充填模拟,通过对模拟结果进行分析对比,选择了其中最合适的线注射方案,并对该线注射方案进行注射流道长度及双线注射流道位置优化设计,得到了该类零件的最优化VARTM注射方式并进行了实验验证,实验与充填模拟结果吻合较好,得出了如下结论:增长注射流道长度虽然可以增加树脂进入的瞬时体积流量,减少充填时间,但流道过长可能造成流到边缘的树脂往构件中心方向回流,容易形成气泡、干斑缺陷,影响制件质量;当构件宽度较大时,可以选用多线注射,且当采用n线注射时,注射流道可顺着构件长方向布于其宽方向i/2n(i=1,3,5,…,2n-1)位置处.
关键词:
典型结构壳体零件
,
复合材料
,
VARTM
,
注射方式优化
,
RTM-Worx
,
充填模拟
柳和生
,
邓小珍
,
黄益宾
,
黄兴元
,
赖家美
高分子材料科学与工程
将气体简化为广义牛顿流体,并作为单独一层,针对矩形气辅共挤口模,建立了三维粘弹有限元模型,对理论模型进行了数值计算,研究了气体压力对气辅共挤成型界面形貌的影响及形成稳定气垫层所需最小气体压力与气垫层厚度和熔体流率的关系.研究表明,当稳定气垫层形成后,随着气压力或气垫层厚度的增大,共挤制品挤出胀大率减小,粘性包围程度增大;形成稳定气垫层所需的最小气体压力随气垫层厚度的增大而减小,随着熔体流率的增大而增大.
关键词:
气辅共挤
,
气垫层
,
牛顿流体
,
界面形貌
,
数值模拟
黄益宾
,
柳和生
,
黄兴元
,
赖家美
高分子材料科学与工程
采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程,建立了矩形截面共挤口模内外两种聚合物熔体流动的三维粘弹数值模型,有限元模拟了聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PS)共挤过程中的挤出胀大现象,并用实验验证了模拟结果.研究表明:当入口体积流量相同时,两熔体挤出口模后会朝向黏度较高的PS熔体一侧偏转,型材截面呈非对称畸变.两熔体在垂直挤出方向上的速度分布导致了挤出胀大过程中熔体的偏转流动,而口模出口处的剪切速率分布基本决定了共挤型材截面的形状.实验结果与模拟结果基本相符,模拟所得挤出胀大率比实际值太8.6%.等温假设是影响共挤出胀大数值模拟准确度的主要因素.
关键词:
共挤成型
,
挤出胀大
,
有限元
,
三维粘弹模拟
,
PTT本构方程
熊爱华
,
柳和生
,
黄兴元
,
赖家美
,
江青松
高分子材料科学与工程
基于广义非牛顿流体和七参数Cross-WLF黏度本构,以矩形平板塑件为研究对象,选用短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料,采用Moldflow软件对传统注塑成型和气体辅助注塑成型过程进行真三维模拟,对比研究了两种成型工艺中注射压力、锁模力和塑件变形情况,结果表明,采用气辅注塑成型能有效降低注射压力和锁模力;采用气辅注塑成型能减小塑件的变形,在文中工艺条件下,传统注塑成型塑件的变形量为1.187 mm,而气辅注塑成型塑件的变形量为0.7839mm,变形缩小了51.4%,尤其是采用气辅注塑成型能明显减小塑件的收缩变形量,其收缩变形量从1.042 mm降低至0.6839 mm。
关键词:
短玻璃纤维增强聚丙烯
,
气辅注塑成型
,
数值模拟
,
变形
王科
,
赖家美
,
鄢冬冬
,
柳和生
,
黄志超
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.02.025
对不同缝合参数的缝合泡沫夹芯结构复合材料真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺进行数值模拟,研究了针距、行距、缝针直径、芯板厚度及纤维面板厚度等缝合参数对缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂流动充填的影响.结果表明,改变缝合行距对树脂的流动充填速度影响不大,缝合行距越大,树脂在下层纤维面板流动的同步性越差,制品出现空隙及干斑的可能性越大;缝合针距越小,树脂完成充填的时间越长;分别增加缝针直径和泡沫芯板的厚度,树脂完成充填时间呈线性增长,缝针直径越大,下层纤维面板树脂浸润效果越好;纤维面板厚度增加,树脂完成充填的时问变长,旦相对于其他缝合参数,纤维面板厚度对树脂流动充填时间影响最大;缝合针距、泡沫芯板的厚度及纤维面板的厚度都不影响树脂在下层纤维面板的漫润效果.
关键词:
缝合参数
,
缝合泡沫夹芯结构
,
真空辅助树脂传递模塑成型
,
复合材料
,
数值模拟
邹如荣
,
柳和生
,
赖家美
,
余松标
,
陈乐乐
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.09.017
在ABAQUS分析平台中建立了缝合泡沫夹层复合材料在低速冲击下的动力学有限元模型,采用杆单元模拟缝线树脂柱的作用,基于HaShin破坏准则模拟层板面内损伤,通过各向同性硬化本构模型利用等效塑性变形模拟泡沫夹芯损伤演化.针对相同铺层的缝合和未缝合泡沫夹层结构,模拟了相同冲击能量下的低速冲击响应过程及面板、泡沫的损伤情况,数值结果与实验结果吻合较好,证明了该方法的有效性和准确性.研究结果表明,在低速冲击下,泡沫夹层结构引入缝线后虽然降低了泡沫缓冲吸能的作用,使得面板表面受到较大的冲击破坏,但增强了整体刚度,增大了面板抵抗弯曲变形的能力,减小了内部面板的损伤,使其在改善复合材料面板易分层缺陷的同时还依然拥有优良的面内性能.
关键词:
缝合泡沫夹层复合材料
,
低速冲击
,
缝线树脂柱
,
数值模拟
,
面内性能
王寒冰
新型炭材料
杨全红教授在天津大学化工学院开设“碳质纳米材料和绿色电源科技”课程多年，后又在天津大学全校范围内开设“简单造就神奇--从富勒烯、碳纳米管到石墨烯”的创新选修课。“梦想照进现实”、“简单造就神奇”以及“科研嗅觉、科研味觉”是这两门课共同的主题词。科学追梦之旅中的“柳暗花明”和“无心插柳”、纳观世界中的“至简至奇”触动着少年同学的心弦；潜移默化中，“灵敏嗅觉”和“发达味觉”成为少年同学对“创新”的理解……课后作业，同学们用诗词歌赋书写着对科学的热爱和科研生活的憧憬……此文为其中的一篇作业，作者为天津大学化工学院2008级王寒冰同学。该文生动地描述了富勒烯发现中的“意外之美”、碳纳米管发现中的“失落之美”以及石墨烯发现中的“追寻之美”，字里行间透着对“碳”之“美”和科研之美的感悟……
关键词:
