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面向游艇艇体的真空导入成型工艺系统技术研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-02-08  来源:哈尔滨工业大学  作者:王胜龙  浏览次数:361

                                                                                第3章艇体浇注系统仿真分析
3.1引言
        浇注系统设计包括流道布置方式选择、浇注口及抽气口位置设计,其设置关系到树脂能否顺利填充模腔。相对于浇注系统布置可能引起的干斑、气泡、富脂等缺陷,最为严重的是充模过程中树脂发生固化反应。由于树脂固化时间有限,而艇体尺寸大、形状复杂,所需充模时间长,为了保证模腔填充完全,合理的浇注系统必须尽可能的减小充模时间。在艇体真空导入成型过程中,由于浇注系统设计不合理导致充模时间过长,树脂在充模未完成时发生固化交联反应的情况时有发生。因此,对浇注系统进行优化,控制充模时间显得尤为重要。目前,国内艇体真空导入成型工艺设计主要依靠经验和试验,为了得出合理的浇注系统,往往需要进行多次试验。而游艇本身属于小批量制件,采用传统工艺设计方法大大增加了制造成本,使企业丧失了竞争优势。
        为此,本文利用有限元方法对艇体真空导入成型浇注系统进行优化。首先建立了艇体模型,其次对常用浇注系统设计方式进行分析,并结合艇体自身特点对流道布置方式进行仿真优化。最后,在最优流道布置基础上针对不同浇口间距进行仿真,并利用插值模拟,以最短充模时间和最小制造成本为目标得出最优浇口位置。
3.2艇体三维模犁的建立
 
       为了对艇体进行有限元分析,本节建立12m玻璃钢沿海休闲游乐艇三维模型,其主要参数如表3-1所示。
QQ图片20140208152155.jpg21

       在我国,中小船厂由于受到成本限制无法引入如Tribon,PTC-CADDS5等专业船体设计软件。基于这种情况,本文利用pro.E曲面建模功能进行艇体三维建模。首先建立基准平面,在基准平面上设置关键点,并生成样条曲线。对样条曲线进行修改后,生成曲面,然后生成实体,抽壳,即可得到艇体模型。整个艇体建模过程如图3-1所示。

QQ图片20140208152525.jpgA
3.3艇体浇注系统仿真前处理
 
     为了更好的进行有限元分析,对前述艇体模型进行简化,如图3-2所示。

QQ图片20140208152310.jpg22
       本文所用艇体全长12.19m,型宽4.lOm,型深2.05m,而真空导入成型的艇体则只有8mm。结合上一章对树脂充模过程数学模型的研究可知,树脂在平面方向上的流动距离远远大于在厚度方向的流动距离。所以,充模时间主要取决于树脂在导流布上的流动,可以忽略树脂在厚度方向上的流动时间。因此,本章在不考虑铺层方案等工艺参数的情况下,对浇注系统进行仿真优化,求得充模时间最小、成本最低的浇注系统布置形式。
       由于PAM-RTM仿真应用非相容有限元法求解Darcy定律。非相容有限元法只能应用于三角形或四面体单元,因此,利用Hypermesh对艇体进行网
 
格划分时,选择三角形单元,单元大小为50mm,总个数为70656。艇体网格模型如下图3-3所示。
QQ图片20140208152326.jpg23

QQ图片20140208152846.jpgB
 
 
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