题目：树脂传递模塑成型中的树脂流动和固化模拟研究

研究开发高性能的先进新型复合材料是材料学的主要发展趋势之一，树脂传递模塑工艺（Resin Transfer Molding, RTM）是近年来发展很快的一种纤维增强树脂基复合材料制造技术，日益成为复合材料制造的主导技术之一。RTM制品质量高，尺寸形状精度高，并且可以做局部增强设计，生产成本低，生产过程中无挥发性气体产生等诸多优点。RTM已经广泛的应用于航空航天等领域。通过模拟可以预测树脂基体在模腔中的流动状态及变化规律，从而辅助模具设计以及成型工艺参数的设置以及优化，指导生产，获得质量稳定的树脂基复合材料制件。RTM工艺过程的研究和模拟涉及多孔介质渗流力学，传热学以及化学反应动力学等多种学科，是一个复杂的物理、化学过程。本文利用有限元分析方法结合力学、化学、热学等理论，建立描述RTM成型过程的数学模型，主要包括树脂渗流模型、热传导模型以及固化动力学模型。充模阶段的树脂渗流模型主要是根据Darcy定律运用有限元方法建立并进行求解；固化阶段的热传导方程以及固化动力学方程相结合建立了模拟模型，模拟并分析了二维和三维含非线性热源的热传导过程。在简单模型的模拟基础上引入模具性能参数以及加热方式等影响因素模拟固化过程。本文利用ABAQUS有限元软件可以对简单的一维二维结构到复杂的三维结构件的RTM成型过程进行模拟。分析各阶段不同的工艺参数和构件性能，包括注射压力、预制件渗透率、树脂粘度、固化温度曲线、构件厚度、升温速度、模具、夹层结构等对成型过程的影响。根据模拟结果优化生产过程。在成型过程控制方面的多点不同压力注射是提出的新的控制方式，研究了夹层结构固化过程中的热传导问题，为了更准确的模拟复杂构件的热传导及固化过程考虑了模具材料及加热方式的影响，这是进行研究和预测的新方式。本文的模拟方法对模拟和制造大型复杂结构复合材料构件具有重要的理论指导价值。