Виртуальный инжиниринг

Моделирование процессов пропитки и полимеризации изделия "Панель фюзеляжа" в PAM-RTM

Основные задачи моделирования:

  • прогнозирование времени пропитки,
  • анализ распределения температуры в преформе в процессе нагрева,
  • определение оптимального температурного цикла полимеризации,
  • предотвращение образования сухих зон в процессе пропитки,
  • прогнозирование короблений после отверждения.

Моделирование процесса пропитки и полимеризации проводилось в программном обеспечении PAM-RTM

Панель фюзеляжа

Проект предоставлен ESI Group

 

Данное изделие состоит из основания, которое содержит 32 монослоя угольной ткани Hexcel AS4 толщиной по 0.3125 мм каждый (общая толщина выкладки 10 мм), и четырех стрингеров, каждый из которых содержит 16 монослоев этого материала (общая толщина 5 мм). Пропитка производилась связующим Hexcel-3501-6. В процессе пропитки использовалась распределительная сетка, чьи свойства были учтены в ходе моделирования.

Процессы пропитки, полимеризации и анализ короблений моделировались с учетом свойств наполнителя и матрицы. Ниже представлен их список.

Для ткани:

Плотность (1800кг/м3), проницаемость в трех направлениях (kzz 6e-12м2, kxx и kyy 6e-13м2), теплопроводность в трех направлениях (kzz 6.83 Вт/м*К, kxx и kyy 1.5 Вт/м*К), теплоемкость (1130.417 Дж/кг*К).

 

 

Изображение свойств ткани в интерфейсе программы

Для распределительной сетки:

Плотность (1800кг/м3), проницаемость в трех направлениях (kzz 1e-9м2, kxx и kyy 1e-9м2), теплопроводность в трех направлениях (kzz, kxx и kyy 1.5 Вт/м*К), теплоемкость (1130.42 Дж/кг*К).

Изображение свойств распределительной сетки в интерфейсе программы PAM-RTM

Для связующего:

Плотность (1265 кг/м3), вязкость (0.1 н*см/м2), теплопроводность (0.25 Вт/м-К), теплоемкость (2000 Дж/кг).

 

Изображение свойств в интерфейсе программы PAM-RTM

Кроме того, были учтены механические свойства выкладки с учетом анизотропии.

При моделировании также учитывался температурный цикл отверждения изделия (на рисунке ниже).

 

Температурный цикл изготовления

Ниже представлено изображение полностью пропитанного изделия, полученное в результате моделирования в PAM-RTM.

Изображение процесса пропитки в PAM-RTM

Общее время пропитки составило: 8938 сек.

Максимальная величина короблений составила: 0.4 мм.

Моделирование показало, что данная технология производства панели фюзеляжа является оптимальной, и в процессе ее изготовления не возникает дефектов.