毕凤阳
,
金天国
,
彭高亮
,
张旭堂
,
刘文剑
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.z1.034
热压罐成型法是大尺寸高质量炭纤维增强树脂基复合材料制件的主要生产方法,其生产工艺过程数字化是其工艺方法研究热点之一.制定生产工艺所需要各项信息的数字化表达是实现其工艺数字化的基础,信息描述的质量直接影响到工艺知识的重用性.在详细分析热压罐成型法生产工艺制定需考虑的设备、工艺、工装等因素的基础上,应用本体技术对炭纤维增强树脂基复合材料热压罐生产所用到的设备能力参数、工艺过程参数、工装模具信息进行了数字化描述,建立主要工艺装备框架式模具设计的知识表达模型框架,开发了基于模拟的模具设计原型系统.研究结果可用于热压罐成型模具设计知识的存储和推理重用.
关键词:
热压罐成型
,
炭纤维增强树脂基复合材料
,
工艺信息
,
模具设计
,
本体表达
杨波
,
金天国
,
毕凤阳
,
李建广
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.11.002
准确预测预成型体渗透率对复合材料液态成型工艺过程仿真有重要意义,铺覆过程中织物发生的剪切变形对局部渗透率有很大影响.本工作考虑纱线的可渗透性,对织物单胞内的树脂流动建立了统一的流动控制方程,同时建立了逼真的正交单胞几何模型,基于Adams-Bashforth差分格式和Chorin投影法构造了数值求解树脂流动控制方程的高分辨率TVD格式,利用达西定律预测了单胞的渗透率,算例表明该算法预测值与实验值有较好的吻合,验证了算法的准确性.在正交单胞渗透率求解的基础上,采用贴体坐标法完成了单胞剪切变形后流动控制方程从物理域到计算域的转换,进而实现了剪切单胞渗透率的数值预测,考察了单胞主渗透率比与剪切角的关系,通过与文献中数据对比证明了该剪切单胞渗透率预测算法的合理性.
关键词:
预成形体
,
渗透率
,
Brinkman方程
,
有限差分法
,
贴体坐标
文丽华
,
吉泽升
,
宁慧燕
,
毕凤阳
,
胡茂良
稀有金属材料与工程
采用固相合成法合成ZM6镁合金废屑和Mg-Ce中间合金屑,研究挤压合成次数对合成镁合金棒组织和性能的影响,并讨论其断裂行为.结果表明:一次挤压后,Mg-Ce中间合金屑没有被破碎,合金的力学性能较差.经5次挤压后,Mg-Ce中间合金屑的均匀分布使合金的力学性能有较大的改善.随着挤压次数的增加,合金的抗拉强度和延伸率增大,增大的幅度随着挤压次数的增加而变小.5次挤压后,合金的抗拉强度为300 MPa,延伸率为14.8％,试样的断裂方式为穿晶韧窝断裂.
关键词:
ZM6镁合金
,
Mg-Ce中间合金
,
热挤压
,
组织
,
力学性能
杨波
,
金天国
,
毕凤阳
,
王涛
复合材料学报
通过分析复合材料平面织物预成形体在铺覆过程中的变形模式,提出铺覆仿真计算的织物变形基本假设.分析已存在的几种渔网铺覆算法,提出一种基于曲面信息的改进渔网算法(SIB渔网法),该算法利用相邻节点处的曲面切向量及曲率信息来确定当前节点位置,避免了高强度的迭代计算,提高了仿真精度.研究采用非均匀有理B样条(NURBS)技术表达的复杂曲面求交算法.通过不同算法对球面、马鞍面仿真的结果对比,验证了SIB渔网法对复杂曲面铺覆计算的精确性及稳定性.
关键词:
铺覆
,
渔网法
,
曲面信息
,
预成形体
,
织物变形
金天国
,
杨波
,
李建广
,
毕凤阳
复合材料学报
分析了液体模塑成型工艺(LCM)下织物预成型体中双尺度流动以及由此造成的空气裹入,进而产生细观及微观气泡的现象.基于多相流(VOF)方法建立了树脂空气两相流体在单胞内部流动的数学模型,并确定了该模型中多孔介质阻力源项和毛细力源项的具体形式.基于Fluent软件的UDF功能实现了上述两相流模型的数值求解,研究了平纹织物单胞中的两相流动以及2种气泡的生成过程.对Rovcloth 2454织物的气泡生成仿真结果显示,毛细数Ca对气泡的产生有决定性作用:当毛细数接近临界毛细数Cac时,气泡产生量最低,而当Ca小于Cac时,容易产生细观气泡,反之容易产生微观气泡.通过与文献中的理论预测和实验数据对比,验证了本文算法的正确性.
关键词:
多相流
,
VOF方法
,
LCM工艺
,
气泡生成
,
数值模拟
毕凤阳
,
杨波
,
金天国
,
刘文剑
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140605.002
针对控制大幅面CFRP制件成型后的形状精度这一关键技术问题,在剪切层法预测变形的基础上提出了一种改进的剪切层变形模拟方法.改进的方法只需少量制件实验数据,通过计算应变曲线曲率确定剪切层厚度,进而较准确地预测了CFRP制件的翘曲变形.基于变形模拟方法建立了一种大幅面CFRP制件形状精度控制方法,这一方法通过将模拟获得的变形不断补偿于初始模具型面来降低最终制件的变形.通过与实验数据的对比,证明了采用控制方法可以有效提高成型制件的精度,降低变形.
关键词:
碳纤维增强树脂基复合材料
,
变形控制
,
预先补偿法
,
变形模拟
,
模具设计
金天国
,
魏雅君
,
杨波
,
毕凤阳
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.201503.009
建立了织物预成型体单胞内纱线间细观流动和纱线内部微观流动的统一的数学模型.基于最小势能原理建立了织物松弛状态下的单胞几何模型,同时对在模具压缩下的单胞变形进行了分析,并建立了不同压缩状态下的单胞几何模型.通过对单胞内树脂流动数学模型的数值求解,获得了流动速度场及压力场,进而预测了预成型体的渗透率.预测1组不同压缩状态下的单胞渗透率,研究了预成型体压缩变形对渗透率的影响.结果显示:随着压缩量的增加,其渗透率逐渐降低.通过实验测量及数据分析,验证了建模和预测方法的正确性.
关键词:
渗透率
,
预成型体
,
压缩变形
,
几何建模
,
流动仿真
