Simplified simulation of VARI process using PAM-RTM software

• Autorzy: Kozioł M.

Warianty tytułu

PL

Uproszczona symulacja procesu infuzji próżniowej (VARI) przy użyciu programu PAM-RTM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the work was to assess the effectiveness of a simplified simulation procedure of the VARI (vacuum assisted resin infusion) process with the use of PAM-RTM® software on mat, plain-woven fabric and unidirectional fabric preforms. The performed experimental determination of permeability, followed by its application in the simulation, exhibits an error of a few to a dozen % of the resin front range - process time relation. At the same time, it was stated that the samples with high anisotropy exhibit a larger simulation error. The cause of the simulation errors is the stochastic course of the actual VARI process, disturbed by such factors as: structural anomalies in the fabric, incomplete hermeticity of the vacuum system, non-uniformity of the resin accumulation behind the front and a non-uniform flow of the resin at the initial stage of the process. The simulation error was also affected by: insufficient mesh density, tetrahedral shape of the finite elements as well as a simulation function different than the actual one. The simulation errors observed for the simplified method are not large, considering the stochastic type of the process, and they make it possible to practically apply the simplified simulation method. The latter can be especially attractive for small and medium enterprises, as its only requirement is to perform simple VARI experiments on small samples and to possess the appropriate software and a standard PC (personal computer).

PL

Celem pracy była ocena skuteczności uproszczonej procedury symulacji procesu VARI (pol. infuzja próżniowa) z użyciem oprogramowania PAM-RTM na preformach maty, tkaniny plain-woven oraz tkaniny jednokierunkowej. Przeprowadzone eksperymentalne wyznaczanie przepuszczalności, a następnie zastosowanie jej w symulacji wykazuje kilku-, kilkunastoprocentowy błąd zależności zasięg żywicy - czas procesu. Stwierdzono jednocześnie, że próbki o dużej anizotropii pokazują większy błąd symulacji. Powodem błędów symulacji jest stochastyczny przebieg rzeczywistego procesu VARI, zaburzonego m.in. przez: występowanie zaburzeń struktury w tkaninach, niecałkowitą szczelność układu próżniowego czy nierównomierność gromadzenia się żywicy za frontem, nierównomierny przepływ żywicy w początkowym etapie procesu. Na błąd symulacji wpłynęły także: niewystarczająca gęstość meshu, tetraedryczny kształt elementów skończonych, odmienna od rzeczywistej funkcja symulacji. Błędy symulacji uzyskane dla metody uproszczonej nie są zbyt duże, jak na stochastyczny proces i umożliwiają praktyczne zastosowanie uproszczonej metody symulacji. Może być ona atrakcyjna szczególnie dla małych i średnich producentów, gdyż wymaga jedynie przeprowadzenia prostych eksperymentów VARI na niewielkich próbkach oraz oprogramowania i zwykłego PC.

Słowa kluczowe

EN

polymer matrix composite; VARI process; numerical simulation

PL

kompozyty o osnowie polimerowej; proces infuzji próżniowej; symulacja numeryczna

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 15, nr 4
• Strony: 218--227
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozioł M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Pastuszak P.D., Nering K., Muc A., Composites Theory and Practice 2014, 14, 111-115.
• [2] Brouwer W.D., Van Herpt E.C.F.C., Labordus M., Composites: Part A 2003, 34, 551-558.
• [3] Ertas A.H., Sonmez F.O., Journal of Composite Materials 2014, 48, 2493-2503.
• [4] Blazejewski W., Juskowiak E., Mazulis J., Rybczynski R., Composites Theory and Practice 2013, 13, 193-197.
• [5] Joshi S.C., Bhudolia S.K., Journal of Composite Materials 2014, 48, 3035-3048.
• [6] Korol J., Lenza J., Burchart-Korol D., Bajer K., Przemysł Chemiczny 2012, 91, 2196-2201.
• [7] Hufenbach W., Gude M., Geller S., Czulak A., Polimery 2013, 58, 473-475.
• [8] Koziol M., Bogdan-Wlodek A., Myalski J., Wieczorek J., Polish Journal of Chemical Technology 2011, 13, 21-27.
• [9] Czaplicka-Kolarz K., Burchart-Korol D., Korol J., Polimery 2013, 58, 476-481.
• [10] Rutecka M., Koziol M., Myalski J., Kompozyty 2006, 6, 41-46.
• [11] Hoke M. J., Adhesive Bonding of Composites, available at: http://www.cozybuilders.org/Oshkosh_Presentations/(access 15.01.2015).
• [12] Rzasinski R., International Journal of Materials and Product Technology 2015, 50, 3/4, 289-304, DOI: 10.1504/IJMPT.2015.068535.
• [13] Przylucki R., Golak S.: Int. J. Thermophys. 2013, 34, 642-654.
• [14] Colins R.E., The Flow of Fluids through Porous Materials, van Nostrand, New York 1961.
• [15] Gelin J.C., Cherouat A., Boisse P., Sabhi H., Composites Science and Technology 1996, 56, 711-718.
• [16] Kang M.K., Lee W.I., Cho S.M., Journal of Materials Process and Manufacturing Science 1995, 3, 291-313.
• [17] Bruschke M.V., Advani S.G., Int. J. Numer. Methods Fluids 1994, 19, 575-603.
• [18] Shi F., Dong X., Finite Elements in Analysis and Design 2011, 47, 764-770.
• [19] Abbassi A., Shahnazari M.R., Applied Thermal Engineering 2004, 24, 2453-2465.
• [20] Ruiz E., Trochu F., Composites: Part A 2005, 36, 806-82.
• [21] Park J., Kang M.K., Composite Structures 2003, 60, 431-437.
• [22] Zhao C., Zhang G., Wu Y., Materials 2012, 5, 1285-1296.
• [23] Eyriboyun M., Baycik H., Koltuk F., International Journal of Materials and Product Technology 2014, 48, 1/2/3/4, 248-257, DOI: 10.1504/IJMPT.2014.059034.
• [24] Joun M.S., Cho J.M., Jung Y.D., Lee M.C., Computationally efficient finite element model for simulating a chipless flow-forming process, International Journal of Materials and Product Technology 2014, 48, 1/2/3/4, 258-269, DOI: 10.1504/IJMPT.2014.059028.
• [25] Fornalczyk A., Golak S., Saternus M., Mathematical Problems in Engineering 2013, Article ID 461085, http://dx.doi.org/10.1155/2013/461085 (2013).
• [26] Isoldi L.A., Oliveira C.P., Rocha L.A.O., Souza J.A., Amico S.C., J. Braz. Soc. Mech. Sci. & Eng. 2012, 34, 105-111.
• [27] ANSYS FLUENT 12.0 - Theory Guide, ANSYS Inc., April 2009.
• [28] http://www.polyworx.com/apz/ (access 15.01.2015).
• [29] ESI Group: Simulation software developed for VARI processing, Reinforced Plastics, September 2004.
• [30] PAM-RTM 2009 - User’s Guide & Tutorials, ESI Group, August 2009.
• [31] PAM-RTM 2009 - Release Notes & Installation Guide, ESI Group, August 2009.
• [32] PAM-QUIKFORM 2009 - User's Guide - Solver, ESI Group, August 2009.
• [33] Ouahbi T., Ouagne P., Park C.H., Bréard J., Simultaneous identification of preform permeability and compressibility, Proceedings of 18th International Conference on Composite Materials, Jeju Island, South Korea, August 2011.
• [34] Reuterlov S., Cost effective infusion of sandwich composites for marine applications, Reinforced Plastics 2002, 30-34.
• [35] Marsh G., Resin film infusion - composites cost reducer, Reinforced Plastics 2002, 44-49.