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模具是由一個20毫米厚的鋁下
壓盤和80mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，也稱為PMMA）
如亞克力或有機玻璃）上壓板。一個4毫米厚250毫米寬的正方形
鋁墊片用于保持恒定的層壓板厚度
在注射過程中，用c形夾保持模具閉合。
使用表面映射傳感器和
一個攝像頭，用來記錄通過透明上模的流動前沿
表面。Tekscan 5101壓力映射傳感器放置在
底部預(yù)成型層和金屬模具表面如圖4所示。
Tekscan傳感器是觸覺壓力傳感器的一部分
夾在印刷導(dǎo)電電路之間的壓阻材料
當施加壓力時，阻力發(fā)生變化[30]。傳感器
本研究中使用的厚度為0:958 0:008mm，厚度為111:8mm
準備使用薩吉·克萊斯
利維和克拉茲9
50毫米
圖4。實驗性輸液裝置。在實驗中，透明的蓋子允許
攝像機通過上壓板進行記錄，同時在下壓板上進行記錄
壓力映射傳感器獲取預(yù)制件（黑圈）的壓力場。
每2:5毫米測量點的方形傳感區(qū)。這個
傳感器根據(jù)制造商的
建議。傳感器測得的壓力在a的6%以內(nèi)
萬能試驗機在本研究壓力范圍內(nèi)。
程序
預(yù)制件是由5層回收材料或10層
直徑為180mm的單向材料層。12毫米
在演出的中心打了一個直徑的孔，以確保演出的順利進行
二維流動發(fā)生在平面內(nèi)。預(yù)制件是故意切割的
小于隔套，以確保在
周界。
對于每個試驗，施加160 kPa的正相對壓力
使用連接到中央氣源的壓力罐
最大壓力為700千帕。攝像頭和壓力傳感器
當流體到達預(yù)制件時，采集在時間t=0時開始。
在攝像機和
壓力傳感器在整個輸液過程中每隔5秒。
理論和數(shù)值方法
流動模擬
本節(jié)模擬了流動前沿的演變和樹脂壓力場
實驗中實施中心靜脈輸液1例。
準備使用薩吉·克萊斯
10期刊標題TEKSCANTEKSCAN（TEKSCAN）
e
十
e
是的
流
前面
r0公司
!
十
!
是的
樹脂
干燥地區(qū)
平日
帕特姆
圖5。輸液模型中考慮的二維幾何。一個中心洞
穿過預(yù)制件。因此，注入壓力被施加在該孔周長上。
預(yù)成型件的外部周界被排放到大氣壓力下
幾何圖形二維幾何圖形如圖5所示，其中未知
流動前沿位置和樹脂壓力場
P（TEKSCAN；y）。在預(yù)制件周邊施加大氣壓。
遵循經(jīng)典輸液過程模型的行為
在預(yù)制件[13，1]中假設(shè)了其行為。視速度v為：
v=°
K
盧比（5）
其中r是空間導(dǎo)數(shù)算子，K是平面內(nèi)
預(yù)制件的滲透張量。因為
UD材料和回收材料已知，并與
eTEKSCAN方向，滲透率的主方向是eTEKSCAN和ey。因此
滲透率張量為對角線，可以寫成：
K=
克朗0
0千卡
（例如；ey）
（六）
其中縱向和橫向滲透率ky為。
假設(shè)不可壓縮樹脂，連續(xù)性方程簡化為：
r v=0（7）
準備使用薩吉·克萊斯
利維和克拉茲11
式（5）給出了
壓力場[13，1]：
r
K
盧比
=0（8）
在輸注過程中，壓力保持恒定
在樹脂罐里。忽略入口管線中的壓力損失，相對
注射壓力Pinj施加在孔周。
在外邊界，可以假設(shè)兩種等效方法：
1空氣的粘度比
樹脂（約3個數(shù)量級以下），壓力可
在干旱地區(qū)被認為是均勻的。因此，大氣
假設(shè)壓力在流動前沿位置。問題是
僅在飽和區(qū)求解，飽和區(qū)隨流動前沿增長
運動。
2假設(shè)干燥地區(qū)的空氣為達西氣流，結(jié)果
在固定幾何形狀（整個預(yù)制件）中的兩相流
移動界面。這是在數(shù)值計算中所做的假設(shè)
數(shù)值實現(xiàn)部分描述了模擬。
均勻滲透率假設(shè)下的解析解
在預(yù)制體中，達西流問題可以解析地求解。
這個分析模型將有助于描述
預(yù)制件的均勻滲透性。
來解釋滲透率的差異詳見附錄徑向達西流。壓力是
描述為：
P=Pinj
ln（r）∮ln（l）
自然對數(shù)
◆p
r0
✓ln（l）
（九）
其中r=
p
TEKSCAN2+ 2y2是參考坐標系中的徑向位置
=
p
kTEKSCAN=ky是滲透率各向異性比。是
橢圓流動前沿的長軸和短軸。流動前沿位置
l沿主TEKSCAN方向演變?yōu)椋?/p>
l（t）=r0
烏特
t=
W
t
e
ڹ（10）
準備使用薩吉·克萊斯
12期刊標題TEKSCANTEKSCAN（TEKSCAN）
其中W是Lambert W函數(shù)，e是Euler數(shù)，以及
=
r2
0
4kTEKSCANPinj公司
（十一）
是典型的輸液時間。
直接數(shù)值模擬
假設(shè)滲透率均勻的分析模型并不意味著
捕捉局部材料變化引起的缺陷。觀察到的可變性
纖維體積分數(shù)對流動前沿有影響[9]。
考慮到再生材料中的變異性引起缺陷的可能性
提出了纖維氈流動前沿的直接數(shù)值模擬框架
在本節(jié)中，壓力映射傳感器數(shù)據(jù)用作輸入
考慮到當?shù)匚镔|(zhì)的變化。
滲透性作圖徑向灌注模型
這里再次使用流動模型，但是預(yù)制件的滲透率
K不再是均勻的，而是取決于位置（TEKSCAN；y）。這個
根據(jù)纖維床壓力評估每個點的滲透率
繪制Pfb圖，可直接從壓力圖中獲得
輸液前的傳感器。使用所描述的壓實特性
在斷面纖維壓縮曲線上，纖維體積分數(shù)圖為
獲得如下：
Vf（TEKSCAN；y）=
P
1
A
fb（TEKSCAN；y）
（Ef4）
1
A
（十二）
用經(jīng)典方法計算了TEKSCAN和y的磁導(dǎo)率場
由公式（2）給出的Kozeny-Carman假設(shè)。常數(shù)張量C
在式（2）中，使用特征化的有效滲透率確定
離線截面材料特性化。兩個原則有效
滲透率k0
TEKSCAN和k0
在該部分中得到的y對應(yīng)于一個平均值
從模具間隙厚度作為平均值推斷的壓實狀態(tài)
壓力hPfbi=17:1 kPa和相應(yīng)的平均體積分數(shù)
V 0型
f=0:109。
方程8中的達西流問題是一個拉普拉斯問題
方程式。采用有限元法對其進行數(shù)值求解，并
一個開源的偏微分方程求解器：FreeFEM++[16]。這個
FreeFEM++腳本在開源許可下可用，可用于
準備使用薩吉·克萊斯
利維和克拉茲13
從結(jié)論部分后提供的鏈接下載。一個P1
壓力場采用插值法。如前所述
整個預(yù)制件的問題都解決了。流動前沿
使用levelset方法進行跟蹤[27]。樹脂體積分數(shù)，
它也用P1插值描述，從
使用經(jīng)典平滑階躍函數(shù)的levelset場
=
1
2
問
2+h2 jr j2型
+
1
2
（十三）
其中h是界面厚度[8]，設(shè)置為0:1mm。粘度是
根據(jù)樹脂體積分數(shù)設(shè)定為樹脂體積分數(shù)，
=0:1 Pa =0:1 Pa =0:001 Pa =0:001 Pa
干旱地區(qū)。壓力傳感器單元位置的滲透率張量
通過使用公式（1）從纖維床壓力測量Pfb中獲得
以及（2）在線性插值和投影到有限元之前
網(wǎng)格劃分得到滲透率張量場。壓力映射傳感器
不覆蓋整個預(yù)制件，因此
未覆蓋區(qū)域設(shè)置為剖面中確定的有效滲透率
材料特性描述。下面給出的結(jié)果是裁剪的
至壓力傳感器區(qū)域。
時間積分遵循標準的迭代過程
1s的恒定時間步長。每次迭代：
1對達西流動本構(gòu)方程（8）進行了求解，并給出了
壓力場和視速度場。
2利用特征Galerkin對levelset進行了對流
方法[16]。入口還施加了水平設(shè)置向內(nèi)通量
防止人工制品，如水平儀標志改變，在附近
這個入口邊界。
三。在界面附近對網(wǎng)格進行了細化，以保持精細
流動前沿形態(tài)的描述，使用FreeFem++builtin
自適應(yīng)重劃[16]。
4在更新
相場和粘度。
5levelset被El-haddad等人重新初始化。[8] 到
確保梯度標準保持統(tǒng)一。
為了防止數(shù)值奇點的出現(xiàn)，初始流動前沿的位置
設(shè)置在l0=1:3 r0=7:8mm的距離r0=6mm。這個
準備使用薩吉·克萊斯
14期刊標題TEKSCANTEKSCAN（TEKSCAN）
與180mm的預(yù)制件尺寸相比，初始位移仍然很小。
因此，模擬開始于一個正的物理時間。
數(shù)據(jù)處理
圖像和壓力傳感器實驗分析程序
數(shù)據(jù)在t中描述 |
