Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô Hình và Mô Phỏng Các Lỗ Hổng Trong Quy Trình Quấn Băng Tùy Chỉnh Dựa Trên Kỹ Thuật Phân Vùng Gộp Nhóm
Tóm tắt
Công nghệ quấn băng là một phương pháp hiệu quả để chế tạo vật liệu composite quay. Tuy nhiên, một số khuyết tật không thể tránh khỏi sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của sản phẩm quấn. Một trong những cách quan trọng để xác định chất lượng của sản phẩm vật liệu composite gia cố bằng sợi là kiểm tra nội dung lỗ rỗng của nó. Việc giảm thiểu khuyết tật lỗ rỗng có thể mang lại sự cải thiện đáng kể trong các đặc tính cơ học của sản phẩm. Hai phương pháp đã được áp dụng trong nghiên cứu này, phân tích phần tử hữu hạn và thử nghiệm thực nghiệm, để điều tra cơ chế hình thành lỗ rỗng trong quy trình quấn băng composite. Dựa trên lý thuyết tiếp xúc chặt chẽ giữa các lớp và Kỹ Thuật Phân Vùng Gộp Nhóm (DST), một mô hình ba chiều của băng prepreg với lỗ rỗng đã được mô hình hóa bằng SolidWorks trong bài báo này. Sau đó, phần mềm mô phỏng ABAQUS đã được sử dụng để mô phỏng sự thay đổi nội dung lỗ rỗng dưới áp suất và nhiệt độ. Cuối cùng, một loạt các thí nghiệm đã được thực hiện để xác định độ chính xác của các dự đoán dựa trên mô hình. Kết quả cho thấy mô hình là hiệu quả trong việc dự đoán nội dung lỗ rỗng trong quy trình quấn băng composite.
Từ khóa
#quấn băng #vật liệu composite #lỗ rỗng #phân tích phần tử hữu hạn #mô phỏng ABAQUSTài liệu tham khảo
Grouve, W.J.B., Warnet, L., Rietman, B., Visser, H., Akkerman, R.: Optimization of the tape placement process parameters for carbon–PPS composites. Composites Part A: Applied science and manufacturing. 50, 44–53 (2013)
Gruber, M.B., Lockwood, I.Z., Dolan, T.L., Funck, S.B., Tierney, J.J., Simacek, P., Gillespie, J.W. Jr, Advani, S.G., Jensen, B.J., Cano, R.J.: Thermoplastic in-situ placement requires better impregnated tapes and tows, Proceedings of the 2012 SAMPE Conference and Exhibition, Baltimore, MD (2012)
Guzman-Maldonado, E., Hamila, N., Naouar, N., Moulin, G., Boisse, P.: Simulation of thermoplastic prepreg thermoforming based on a visco-hyperelastic model and a thermal homogenization. Mater. Des. 93, 431–442 (2016)
Kim, J., Moon, T.J., Howell, J.R.: Transient thermal modeling of in-situ curing during tape winding of composite cylinders. Trans-Am. Soc. Mech. Eng. J. Heat. Trans. 125, 137–146 (2003)
Liebig, W.V., Viets, C., Schulte, K., Fiedler, B.: Influence of voids on the compressive failure behaviour of fibre-reinforced composites. Compos. Sci. Technol. 117, 225–233 (2015)
Lee, W.I., Springer, G.S.: A Model of the Manufacturing Process of Thermoplastic Matrix Composites. J. Compos. Mater. 21, 1017–1055 (1987)
Kardos, J.L., Dudukovic, M.P., Dave, R.: Void Growth And Resin Transport During Processing Of Thermosetting - Matrix Composites. Adv. Polym. Sci. 80, 102–123 (1986)
Tierney, J., Gillespie, J.W.: Modeling of Heat Transfer and Void Dynamics for the Thermoplastic Composite Tow-Placement Process. J. Compos. Mater. 37, 1745–1768 (2003)
T.A. Cender, J.J.G. Jr, P. Simacek, S.G. Advani, Void reduction during out-of-autoclave thermoset prepreg composite processing, Sampe Seattle, 2014
Simacek, P., Advani, S.G., Gruber, M., Jensen, B.: A non-local void filling model to describe its dynamics during processing thermoplastic composites. Comp. Part A Appl. Sci. Manuf. 46, 154–165 (2013)
Santulli, C., Gil, R.G., Long, A.C., Clifford, M.J.: Void content measurements in commingled E-glass/polypropylene composites using image analysis from optical micrographs. Sci. Eng. Compos. Mater. 10, 77–90 (2002)
Paciornik, S., D'Almeida, J.R.M.: Measurement of Void Content and Distribution in Composite Materials through Digital Microscopy. J. Compos. Mater. 43, 101–112 (2009)
Guo, Z.S., Liu, L., Zhang, B.M., Du, S.: Critical Void Content for Thermoset Composite Laminates. J. Compos. Mater. 43, 1775–1790 (2009)
Pitchumani, R., Gillespie, J.W., Lamontia, M.A.: Design and optimization of a thermoplastic tow-placement process with in-situ consolidation. J. Compos. Mater. 31, 244–275 (1997)
Khan, M.A., Mitschang, P., Schledjewski, R.: Parametric study on processing parameters and resulting part quality through thermoplastic tape placement process. J. Compos. Mater. 47, 485–499 (2013)
Tierney, J., Gillespie, J.W.: Modeling of in situ strength development for the thermoplastic composite tow placement process. J. Compos. Mater. 40, 1487–1506 (2006)
Ivankovic, M., Incarnato, L., Kenny, J.M., Nicolais, L.: Curing kinetics and chemorheology of epoxy/anhydride system. J. Appl. Polym. Sci. 90, 3012–3019 (2003)
Mishra, R., Militky, J., Behera, B., Banthia, V.: Modelling and simulation of 3D orthogonal fabrics for composite applications. J. Text. Inst. 103, 1255–1261 (2012)
P.H. Dara, A.C. Loos, Thermoplastic matrix composite processing model, Virginia Polytechnic Institute and State University, DOI (1985) CCMS-85-10
Jiang, W.G.: Implementation of domain superposition technique for the nonlinear analysis of composite materials. J. Compos. Mater. 47, 243–249 (2013)