纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程数值模拟研究进展

《纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程数值模拟研究进展》是一篇综述性论文，旨在总结和分析近年来在纤维增强热固性树脂基复合材料（FRP）成型过程中数值模拟技术的研究成果。该论文系统地回顾了相关领域的理论基础、建模方法、仿真工具以及应用案例，为研究人员提供了全面的参考。

纤维增强热固性树脂基复合材料因其高强度、轻质、耐腐蚀等优异性能，在航空航天、汽车制造、风电叶片等领域得到了广泛应用。然而，由于其复杂的多相结构和非线性行为，传统实验方法难以全面揭示成型过程中的物理化学变化。因此，数值模拟成为研究此类材料成型过程的重要手段。

论文首先介绍了纤维增强热固性树脂基复合材料的基本组成及其成型工艺，包括手糊成型、模压成型、树脂传递模塑（RTM）、真空辅助树脂传递模塑（VARTM）等。这些工艺中涉及的流动、固化、应力应变等现象均对最终产品质量有重要影响，而数值模拟可以有效预测这些过程。

随后，论文详细探讨了数值模拟的关键技术，包括流体动力学模型、传热模型、固化动力学模型以及多物理场耦合分析。其中，流体动力学模型用于描述树脂在纤维预成型体中的流动行为，而传热模型则关注温度变化对固化反应的影响。此外，固化动力学模型能够准确模拟树脂的交联反应过程，从而预测材料的性能变化。

在多物理场耦合方面，论文指出，成型过程中往往同时存在流动、传热、固化和力学响应等多种物理现象，因此需要建立综合性的多场耦合模型。这不仅提高了模拟的准确性，也增强了对实际生产过程的理解。

论文还总结了当前常用的数值模拟软件，如ANSYS、COMSOL、ABAQUS等，并分析了它们在不同成型工艺中的适用性。例如，ANSYS适用于复杂的多物理场耦合分析，而COMSOL则以其灵活的建模能力受到青睐。此外，一些专门针对复合材料成型的商业软件，如Fibersim和Moldflow，也被广泛应用于工程实践中。

在应用案例部分，论文列举了多个典型的研究实例，展示了数值模拟在优化成型工艺、提高产品质量和降低成本方面的潜力。例如，通过模拟树脂流动路径，可以有效避免气泡和干区的产生；通过预测固化过程中的温度分布，可以减少因不均匀固化导致的内应力问题。

此外，论文还指出了当前数值模拟研究中存在的挑战和未来发展方向。例如，如何提高模型的计算效率以适应大规模工程应用，如何更精确地描述纤维与树脂之间的相互作用，以及如何将模拟结果与实验数据进行有效验证等问题仍需进一步探索。

总体而言，《纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程数值模拟研究进展》是一篇具有较高学术价值和实用意义的综述论文，不仅为研究人员提供了丰富的理论知识和实践经验，也为相关行业的技术进步和产品开发提供了有力支持。