539.3 Моделирование технологии RTM на основе модели двухфазной фильтрации в композитах c учетом капиллярных эффектов

Димитриенко Ю. И. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Богданов И. О. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)

RTM, КОМПОЗИТЫ, ФИЛЬТРАЦИЯ, ФУНКЦИЯ БАКЛИ-ЛАВЕРЕТТА, МКЭ, MANIPULA/SMCM


doi: 10.18698/2309-3684-2024-4-2943


Рассматривается применение модели двухфазной фильтрации с учетом капиллярных эффектов для моделирования технологии RTM, используемой для производства композиционных материалов. Сформулирована система уравнений типа конвекции-диффузии. Для ее численного решения применен метод Galerkin/least-squares (GLS), позволяющий избавиться от осцилляций в решении, возникающих при преобладании конвективного слагаемого над диффузионным. Произведено сравнение результатов, полученных на основе модели двухфазной фильтрации и на основе программного комплекса PAM-RTM. Модель реализована в программном комплексе Manipula/SMCM, разрабатываемом в НОЦ «СИМПЛЕКС» МГТУ им. Н.Э. Баумана.


[1] Mehdikhani M., Gorbatikh L., Verpoest I. Lomov S.V. Voids in fiber-reinforced polymer composites: A review on their formation, characteristics, and effects on mechanical performance. Journal of Composite Materials, 2019, vol. 53, no. 12, pp. 1579–1669. DOI: 10.1177/0021998318772152.
[2] Francucci G., Rodriguez E.S., Moran J. Novel approach for mold filling simulation of the processing of natural fiber reinforced composites by resin transfer molding. Journal of Composite Materials, 2014, vol. 48, no. 2, pp. 191–200. DOI: 10.1177/0021998312469992.
[3] Loudad R., Saouab A., Beauchene P., Agogue R., Desjoyeaux B. Numerical modeling of vacuum-assisted resin transfer molding using multilayer approach. Journal of Composite Materials, 2017, pp. 1–12. DOI: 10.1177/0021998316687145.
[4] Yang B., Tang Q., Wang S., Jin T., Bi F. Three-dimensional numerical simulation of the filling stage in resin infusion process. Journal of Composite Materials, 2016, vol. 50, no. 29, pp. 4171–4186. DOI: 10.1177/0021998316631809.
[5] Koziol M. Simplified simulation of VARI process using PAM-RTM software. Composites Theory and Practice, 2015, vol. 15, no. 4, pp. 218–227.
[6] Khalili P., Kadar R., Skrifvars M., Blinzler B. Impregnation behaviour of regenerated cellulose fabric Elium composite: Experiment, simulation and analytical solution. Journal of Materials Research and Technology, 2020, vol. 10, no. 6, pp. 66–73. DOI: 10.1016/j.jmrt.2020.12.024.
[7] Dimitrienko Yu. I., Bogdanov I.O. Modelling of filtration of liquid binder in the composite textile structures under RTM processes. IOP Conference Series: Material Science and Engeneering, 2019, vol. 683, no. 012011, pp.1-6. doi:10.1088/1757-899X/683/1/012011
[8] Димитриенко Ю.И., Богданов И.О. Многомасштабное моделирование процессов фильтрации жидкого связующего в композитных конструкциях, изготавливаемых методом RTM. Математическое моделирование и численные методы, 2017, № 2, c. 3–27.
[9] Димитриенко Ю.И., Богданов И.О. Многомасштабное моделирование процессов фильтрации в пористых средах. Инженерный журнал: Наука и инновации, 2018, № 3(75). DOI: 10.18698/2308-6033-2018-3-1738
[10] Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. Москва, Недра, 1984, 211 с.
[11] Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. Москва, Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1963, 397 с.
[12] Васильева М.В., Прокопьев Г.А. Численное решение задачи двухфазной фильтрации с неоднородными коэффициентами методом конечных элементов. Математические заметки СВФУ, 2017, т. 24, № 2, с. 46–62. DOI: https://doi.org/10.25587/SVFU.2017.2.9245.
[13] Lube G. Stabilized Galerkin Finite Element Methods for Convection Dominated and Incompressible Flow Problems. Banach Center Publications, 1994, vol. 29, no. 1, pp. 85-104. DOI: 10.4064/-29-1-85-104.
[14] Omariyeva D.A. Stabilized finite element method for the saturation equation in the two-phase nonequilibrium fluid flow problem. Bulletin of the National Engineering Academy of the Republic of Kazakhstan, 2022, vol. 83, no. 1, pp. 113-122. DOI: 10.47533/2020.1606-146X.147.
[15] Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Москва, Мир, 1975, 541 с.
[16] Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. Москва, Мир, 1979, 392 с.
[17] Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Юрин Ю.В., Богданов И.О., Захаров А.А., Гумиргалиев Т.Р.Программа Plasticity_Anisitrop_Manipula для конечно-элементного расчета напряжений в элементах композитных конструкций с учетом криволинейной анизотропиии упруго-пластических свойств композиционных материалов в рамках деформационной теории пластичности. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2022684326 от 12.12.2022. Заявка № 2022684326 от 23.11.2022.


Димитриенко Ю.И., Богданов И.О. Моделирование технологии RTM на основе модели двухфазной фильтрации c учетом капиллярных эффектов. Математическое моделирование и численные методы, 2025, № 1, с. 29–44.



Скачать статью

Количество скачиваний: 6