1
УДК 539.3
Моделирование
процесса многоуровневой фильтрации
жидкого связующего в тканевом композите
при RTM-методе изготовления
© Ю.И. Димитриенко, Ю.В. Шпакова,
И.О. Богданов, С.В. Сборщиков
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Предложена математическая модель многоуровневой фильтрации жидкого свя-
зующего в тканевом композите при RTM-методе изготовления. С помощью этой
модели описана фильтрация на двух структурных уровнях: на макроскопическом
уровне движения жидкого связующего по каркасу композитной конструкции и на
микроскопическом уровне в рамках отдельной ячейки периодичности тканевого
материала. Для численного решения обеих трехмерных задач фильтрации исполь-
зован метод конечных элементов. Представленные результаты численного моде-
лирования процесса фильтрации жидкого связующего в тканевом материале поз-
волили выявить характерные особенности движения связующего. Разработанная
модель многоуровневой фильтрации может служить основой для оптимизации
технологических процессов изготовления элементов конструкций из композицион-
ных материалов при использовании RTM-метода изготовления.
Ключевые слова:
композиционные материалы, многоуровневая фильтрация, ме-
тод асимптотического осреднения, RTM-метод, ячейка периодичности, тканевый
композит, метод конечных элементов, численное моделирование, поровое давление
.
Введение.
В настоящее время для производства деталей из
тканевых и волокнистых композитов активно используют метод
инфузии и его модификацию — RTM-метод [1–3], при котором вначале
изготовляют каркас из армирующих волокон композитной конст-
рукции, а затем пропитывают его жидким связующим под вакуумом
или под действием внешнего давления. Качество получаемых деталей
из композитов при таком методе изготовления во многом зависит от
особенностей процесса пропитки волокнистого каркаса жидким
связующим.
Движение жидкого связующего по пористому каркасу композита —
сложный процесс, для моделирования которого обычно используют
относительно простые инженерные методики расчета [4–9]. В настоя-
щее время в связи с активным применением метода асимптоти-
ческой гомогенизации (осреднения) [10–17] появилась возможность
при расчете композитов проводить численное 3D-моделирование
процессов фильтрации. С точки зрения организации вычислений