Post-filling modeling of vacuum assisted resin transfer molding using finite element method and material characterization data
Vakum destekli reçine transfer kalıplama yönteminin dolum sonrası aşamasının sonlu eleman yöntemi ve malzeme karakterizasyon verileri kullanarak modellenmesi
- Tez No: 313586
- Danışmanlar: DOÇ. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Büyük kompozit parçalar Vakum Destekli Reçine Transfer Kalıplama (VARTM) yöntemiyle üretilmektedir; ancak bu üretim yönteminde en sık karşılaşılan zorluklar ortaya çıkan üründe kabul edilebilir boyutsal toleransların elde edilememesi ve kalıbın boşluk kalmayacak şekilde doldurulamamasıdır. Kalınlık ve geçirgenliğin zamanla değişmediği Reçine Transfer Kalıplama (RTM) yönteminin akış modellemesi genellikle Darcy Yasası temelli simülasyon programlarıyla yapılır. VARTM yönteminde ise, üst kalıp esnek bir vakum torbası olduğu için; hem kalınlık hem de geçirgenlik zamana ve pozisyona bağlı olarak değişkenlik gösterir. Sıkıştırma modelleriyle birleştirilmiş VARTM simülasyon programları, fazla reçinenin kalıptan çıkarıldığı ve kalınlık farkının azaltıldığı kontrol aksiyonlarının yapıldığı dolum sonrası aşamaları modelleme açısından önemlidir.Bu çalışmada, VARTM üretim yönteminin dolum sonrası aşaması; deneysel geçirgenlik ve kalınlık malzeme karakterizasyonu verileriyle modellenmiştir. Süreklilik denklemi Sonlu Elemanlar Yöntemi'nde (FEM) üçgen elemanlar kullanılarak çözülmüştür. Basınç, kalınlık ve geçirgenliğin kalıbın dolum anındaki bağlaşık dağılımları ardışık yaklaştırmalar yoluyla çözülmüştür. Çözüm yöntemi, tek giriş ve tek çıkışın olduğu tek boyutlu akış örnekleri ve farklı giriş/çıkış kombinasyonlarının oluşturduğu iki boyutlu akış örnekleriyle doğrulanmıştır. Toplam kütlenin korunumu, giriş ve çıkıştaki akış miktarları karşılaştırılarak çözüm algoritmasının doğrulanması için kullanılmıştır.Sınır koşullarındaki değişikliğin sebep olduğu dolum sonrası aşamanın simülasyonu, kalıbın dolum anındaki çözümün sonuçlarından başlayarak ve sınır koşullarındaki değişikliği bu sonuçlara uygulayarak yapılmıştır. Basınç, kalınlık, ve geçirgenliğin bağlaşık dağılımlarının zamanla değişimi belirtik bir yöntem kullanılarak çözülmüştür ve çözüm yönteminin kararlılığı zaman adımının büyüklüğü değiştirilerek sağlanmıştır.Kalıp dolumunun modellenmesi ve simülasyon sonuçlarının deneylerle karşılaştırılması gelecek çalışmalarda ele alınacaktır.
Özet (Çeviri)
Large composite parts are produced using Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) process; however, the major challenge in VARTM is to fill the mold completely with acceptable dimensional tolerances in the part. Simulation codes based on Darcy law are commonly used for flow modeling in Resin Transfer Molding (RTM) in which the thickness and permeability are fixed, i.e., do not vary with time. However, both thickness and permeability vary spatially and with time in VARTM due to the flexible vacuum bag used as the upper mold part. VARTM simulation codes should be incorporated with compaction models by coupling flow and fiber compaction. This also allows the simulation of post-filling stage of VARTM, where control actions are performed to exit the excess resin and minimize the variation in the part thickness.The present study models the post-filling stage of VARTM using experimental material characterization data for permeability and compaction. Continuity equation is solved using Finite Element Method (FEM) with triangular elements. The coupled distributions of pressure, thickness and permeability are calculated at the end of complete mold filling by using an iterative scheme. The solution is validated with several case studies such as single inlet single exit boundary conditions resulting in a 1D flow, and inlet/exit combinations resulting in 2D flow. Global mass conservation is used for validating the solution algorithm by comparing inlet and exit flow rates.Post-filling stage following a boundary condition update is simulated by starting from the simulated results of the end-of-mold-filling stage; and then applying the change in the boundary condition. The coupled distributions of pressure, thickness and permeability are calculated by using an explicit Eularian time integration; and the stability of algorithm is ensured by modifying the time step size.Modeling of mold-filling and verifying the simulations with experiments remain as future work.
Benzer Tezler
- Vacuum infusion (VI) process modeling and material characterization with viscoelastic compaction models
Viskoelastik sıkıştırma modelleri ile malzeme karakterizasyonu ve vakum infüzyon (VI) işlemi modellemesi
BEKİR YENİLMEZ
Doktora
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Experimental and numerical investigation of material characterization and flow monitoring in liquid composite molding processes
Sıvı kompozit kalıplama yöntemlerinde akışın ve malzeme özelliklerinin deneysel ve sayısal incelenmesi
BARIŞ ÇAĞLAR
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Dynamical modeling of the flow over flapping wing by applying proper orthogonal decomposition and system identification
Uygun dikgen ayrışımı ve sistem tanılama yöntemleri kullanılarak bir çırpan kanat üzerindeki akışın dinamik modellemesi
OĞUZ DURMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
DOÇ. DR. DİLEK FUNDA KURTULUŞ
- Design of a refrigerator cabinet based on solidification process of polyurethane foam flow
Katılaşma süreci olan poliüretan köpük akışına güre yeni bir buzdolabı kabini tasarımı
HAMED PAHLAVANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLYAS BEDİİ ÖZDEMİR
- Yüzeyden ısıtma sistemli modüler hibrit duvar panelindeki alüminyum folyonun ölçülerinin belirlenmesi
The estimation of aluminium foil dimensions in the modular hybrid wall heating panel system
MEVLÜT GÜRSEL ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEVKET ÖZGÜR ATAYILMAZ
DR. ZAFER GEMİCİ