固化成型的案例
基于Abaqus的復合材料固化成型過程中的熱-固化數值模擬 ￥99
復合材料固化成型過程中，許多材料參數都是與溫度場及固化度相關的，因此模擬復合材料固化成型時首先需要知道溫度場和固化度的變化情況。
溫度和固化度這兩部分是相互耦合的，復合材料固化過程的熱傳導需要考慮固化放熱的影響
式中，ρc為復合材料密度；Cc為復合材料比熱容，λ為導熱系數，T為溫度，t為時間；Q為熱生成率
式中，ρr為樹脂密度；Vf為纖維體積分數；Hr為樹脂放熱；α為固化度；固化反應速率
其中
式中，K為自催化模型反應速率常數；A為頻率因子；ΔE為活化能；R為理想氣體常數。
數值模擬過程中主要用到SDVINI、FILM、DISP、HETVAL及USDFLD子程序。
1) SDVINI和USDFLD子程序主要用來定義初始狀態變量，并且兩者可以互相替代。
2) FILM子程序用來定義熱傳導第三類邊界條件中的對流換熱系數和環境溫度。
3) DISP用來定義熱傳導第一類邊界條件，當熱交換系數非常大時，DISP和FILM定義的邊界效果相近。
4) HETVAL用來定義材料內部產生的熱量，該程序是連接熱傳導和固化動力學方程的關鍵。
使用的材料屬性見下表
仿真得到的固化度和溫度變化結果見下圖
[1]丁安心. 熱固性樹脂基復合材料固化變形數值模擬和理論研究[D].
[2]喬巍,姚衛星,馬銘澤.復合材料殘余應力和固化變形數值模擬及本構模型評價[J].材料導報,2019,33(24):4193-4198.
考慮粘彈性本構的固化仿真http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1283755
大家有問題可以私信或者聯系QQ1653004885
附件中為子程序和inp文件
展開 Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化成型仿真
復合材料制件成型過程中，由于材料自身的各向異性、樹脂基體的化學收縮反應以及模具作用等因素的影響，導致制件成型過程中產生殘余應力，引起固化變形，從而增加制造成本和裝配難度。因此，合理預測制件固化過程中殘余應力的發展，計算制件的固化變形量，成為降低制造成本、提高生產效率的重要手段。
復合材料固化成型仿真主要包括三個部分：熱-化學模型，固化動力學方程和固化本構。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1261705中介紹了固化成型過程中的熱化學模型和固化動力學方程。為了進一步研究復合材料的固化變形過程，本文又引入了粘彈性本構模型，采用完全熱力耦合的分析方法，預測了復合材料的固化變形。
目前常用的固化本構模型包括：線彈性模型，路徑依賴模型和粘彈性本構模型。
Zocher等提出的粘彈性本構模型其本構關系和應力增量方程為：
其中
式中St_im是歷史狀態變量
其中，增量步內的折算時間
式中，Cu_ij和Cf_ij分別為完全松弛剛度和未松弛剛度；aT、Wm和τm分別為轉換因子、權重系數和松弛時間。松弛時間和權重因子如下
通過Umat子程序編寫粘彈性本構模型，結合Hetval、Disp等子程序進行固化成型過程分析。有限元模型如下圖所示，包括復合材料及模具。在回彈分析時，通過Model Change 移除模具。
固化過程中的溫度和固化度關系的關系如圖所示
計算得到的溫度和應力的關系如圖所示
固化過程中的應力場如下圖所示
移除模具后，可以得到復合材料的回彈變形如圖所示
有相關需求歡迎通過微信公眾號聯系我們。
展開 Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化成型仿真
Abaqus基于粘彈性本構的復合材料固化變形分析
復合材料制件成型過程中，由于材料自身的各向異性、樹脂基體的化學收縮反應以及模具作用等因素的影響，導致制件成型過程中產生殘余應力，引起固化變形，從而增加制造成本和裝配難度。因此，合理預測制件固化過程中殘余應力的發展，計算制件的固化變形量，成為降低制造成本、提高生產效率的重要手段。
復合材料固化成型仿真主要包括三個部分：熱-化學模型，固化動力學方程和固化本構。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1261705中介紹了固化成型過程中的熱化學模型和固化動力學方程。為了進一步研究復合材料的固化變形過程，本文又引入了粘彈性本構模型，采用完全熱力耦合的分析方法，預測了復合材料的固化變形。
目前常用的固化本構模型包括：線彈性模型，路徑依賴模型和粘彈性本構模型。
Zocher等提出的粘彈性本構模型其本構關系和應力增量方程為：
其中
式中St_im是歷史狀態變量
其中，增量步內的折算時間
式中，Cu_ij和Cf_ij分別為完全松弛剛度和未松弛剛度；aT、Wm和τm分別為轉換因子、權重系數和松弛時間。松弛時間和權重因子如下
通過Umat子程序編寫粘彈性本構模型，結合Hetval、Disp等子程序進行固化成型過程分析。有限元模型如下圖所示，包括復合材料及模具。在回彈分析時，通過Model Change 移除模具。
固化過程中的溫度和固化度關系的關系如圖所示
計算得到的溫度和應力的關系如圖所示
固化過程中的應力場如下圖所示
移除模具后，可以得到復合材料的回彈變形如圖所示
有關于子程序二次開發或者復材仿真的問題可以聯系QQ1653004885或者關注CAE320公眾號
展開 SLA立體光固化成型：一項實現3D打印領域高精度數字模型實體化的先鋒技術
隨著3D打印技術的持續優化，SLA立體光固化成型技術有望在精度、速度、經濟等方面實現全方位的提升。以期推動現有技術效率和質量的不斷改進，并開拓出新的發展方向，為各行各業注入更多創新活力。
通過“魷魚游戲”中的面具，思考光固化3D打印在藝術和設計中的應用
在本篇文章中，我將以光固化成型技術的視角來解析這些面具。
我們需要先了解一下光固化成型技術，“該技術使用紫外激光精確地固化光聚合物橫截面，將其從流體轉變為固體。”這里我是直接引用3D Systems官網上對于該技術的解釋，因為該技術的發明者Chuck Hull就是這家公司的聯合創始人。當然比較通俗的解釋就是UV光掃射在光敏樹脂的表面或者底面，每掃一次就凝結一層，通過一次一次不斷的掃射來將模型一層一層的打印出來。在國內的光固化成型技術大致可分為SLA、DLP和LCD，這里我就以最普遍的SLA為主。
那回到面具中，第一類面具的造型是比較簡單的，大體是由曲面和網格構成。第二類面具則以動物的臉部作為參考。這里我選三個有代表性的面具作為案例，通過面具的數據模擬、剛完成打印的面具和去除支撐后的面具，這三節點來逐步揭開光固化成型技術的應用范圍。
首先在面具1、2和3中，最應該用到光固化成型技術的是面具3，因為它最終的呈現效果是電鍍金。如果一個物體要呈現出最好的上色效果，那它的表面必須是光滑的。在現有的三維成型技術中，高精度打磨后的光敏樹脂是最理想的選擇。所以通過面具3得出了兩個應用范圍：表面光滑和上色。
△面具的數據模擬
△打印剛完成的面具
△去掉支撐后的面具
其次對比面具1和2。從直感上判斷，面具2是不適合光固化成型技術的，因為大部分的面都是由網格構成，所以表面上都是一個一個的孔。那在光固化成型技術的錯覺里，有孔就意味著需要加支撐去實現打印，所以每個孔都會有支撐，這樣會給后處理增加很高的難度。但觀察數據模擬和打印出來的面具后會發現孔里面是沒有支撐的，這是由于打印角度高于30度的情況下光固化成型技術可以實現無支撐打印。
展開 石墨烯3D打印工藝及其應用
立體光固化成型(SLA)
立體光固化成型也稱立體平板印刷或立體光刻，是一種以光敏樹脂為打印材料的成型方式。激光束按照設計路線掃描液態光敏樹脂表面，使得光敏樹脂特定區域固化，形成模型的一層截面。而后升降臺向下移動一個微小的距離，進行新一層截面的固化，直至形成完整制件。
采用立體光固化方式成型石墨烯/聚合物基復合材料時，一般將石墨烯溶于溶劑后加入光敏樹脂中或者直接加入樹脂中混合，之后進行光固化成型。立體光固化成型打印精度很高，表面質量優異，可以成型很復雜的結構，是目前高端3D打印市場的主流技術，常用于生物支架、口腔醫學等生物醫藥領域。
立體光固化成型實例
選擇性激光燒結(SLS)
選擇性激光燒結是一種適用于粉末成型的3D打印方式，主要用于金屬和陶瓷粉末的打印，但也可用于熱塑性聚合物粉末。
向聚合物粉末中加入石墨烯，可以提高粉末的導熱性能，對于減小熱翹曲有顯著改善作用。同時，石墨烯也可以改善制件的力學性能。
目前采用選擇性激光燒結成型石墨烯/聚合物基復合材料的報道還相對較少，并且主要集中在尼龍基材料上，今后的研究可向更多的復合材料種類拓展。
展開 恒神股份國內首創二十米長碳纖維復合材料車體完成鋪縫固化成型下線
近日恒神公司復材園傳出消息，高寬數米，長度近二十米長的下一代碳纖維復合材料車體完成鋪縫固化工序，成型下線，國內首創。這表明恒神公司經過多年矢志攻關，已經進入了碳纖維技術和成果的收獲期。
合格高標的碳纖維是制作復合材料的基礎，恒神公司實現了T800S國內領先，T1000填補了國內空白，向著國際第三代碳纖維產品邁進，碳纖維立體編織實現了國內首創。
在航空領域，運用液體成型工藝的某型直升機平尾中央翼盒研制、某型通用航空擾流裝置，國內首創。某型尖端型號制件研制、某型直升機復合材料體系實現了國內領先。
在航天領域，復合材料T700S體系、T800H體系、T800S體系擁有自主知識產權，國內領先。
在民航領域，運用自動鋪縫技術的寬體客機窗框，應用自動鋪絲技術的后機身筒段國內首創。
在軌道交通領域，下一代碳纖維復合材料車體，碳纖維復合材料定位裝置創造了預研最早，形體最大的國內記錄。
技術上的突破實現了節能降耗。碳纖維生產線優化了工藝，減少了電耗，預浸料生產損耗實現歷史最低，合格率實現歷史最高，人員效率實現歷史最好，樹脂生產工藝改進溶劑每月節省300公斤，人員減少75%。恒神公司進入國家強基工程，參與碳纖維復合材料試驗公共服務平臺項目。高性能碳纖維及復合材料制備關鍵技術通過國家驗收。
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展開 samcef 復合材料-----NX CAE及固化介紹
另外，在復合材料固化成型方面，軟件也做出了新的突破。預知詳情，請查看附件。
附件第一部分介紹了samcef composites的前處理及相對于其他有限元軟件的獨特優勢；第二部分介紹了復合材料的固化成型專業解決方案。
samcef composites前處理及獨特優勢.pdf
Samcef Composites--專業的復合材料固化成型分析解決方案.pdf
西北工業大學《Composite Structures》:評價固化殘余應力對復合材料損傷行為影響的建模框架
CFRP復合材料在固化成型過程中會受到外界溫度以及自身固化反應、性能演變等耦合因素影響，在材料內部產生非均勻殘余應力，進而影響復合材料結構的后續服役行為。為了解決這一問題，西北工業大學Hui Xinyu，Xu Yingjie，Zhang Weihong及其團隊在《Composite Structures》上發表了一篇題為“An integrated modeling of the curing process and transverse tensile damage of unidirectional CFRP composites”的文章，通過多尺度建模方法研究了固化過程中形成的細觀殘余應力及其對復合材料加載損傷行為的影響。
內容簡介
一、復合材料試件制備
用于研究的復合材料試件由單向T800/AC531預浸料通過熱壓罐固化成型，圖1為成型溫度及壓力曲線。
圖1 T800/AC531復合材料成型溫度及壓力曲線
二、理論建模
2.1 固化殘余應力多尺度建模
圖2 固化殘余應力多尺度建模框架
為了求解固化過程中復合材料內部殘余應力，本研究首先通過試驗測定了復合材料的固化反應和傳熱性能，包括固化相關的導熱系數、比熱和玻璃化轉變溫度。
展開 基于粘彈性本構模型的熱固性樹脂基復合材料固化變形數值仿真模型
背景介紹
熱固性樹脂基復合材料在制件成型過程中會產生殘余應力，引起固化變形，從而增加裝配和制造的難度，因此，合理預測預制件固化過程中的殘余應力的發展具有重要意義。
早期的研究主要集中于彈性理論來研究復材的固化成型，現今，越來越多的文獻考慮了樹脂的固化放熱以及材料的各向異性等因素的影響，發展了基于粘彈性模型的數值仿真計算方法，證明了粘彈性的結果固化變形量小于線彈性的結果，且樹脂含量越高的復材，其粘彈性效果越明顯。
RTM成型工藝示意圖
二。粘彈性模型在Abaqus中的實現
本文作者在參考文獻【1】的基礎上，使用廣義Maxwell粘彈性本構模型，聯合編寫了HETVAL、USDFLD、DISP、UMAT及UEXPAN子程序，在abaqus軟件平臺中實現了復材固化成型的仿真模擬，其基本編程思路如下圖所示：
其中，最關鍵的粘彈性本構公式為：
參考上述公式和子程序的編寫流程，可以完成上述模型。最后得到仿真Mises應力云圖和S33云圖如下：
得到的S33關于時間的曲線趨勢如下所示：
該曲線結果和文獻有出入，但是榮的文獻中關于底數的取值有錯誤，亦即下列公式的底數應以e為底數，而不是10
【1】
基于黏彈性本構模型的熱固性樹脂基復合材料固化變形數值仿真模型.pdf
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展開 塑料成型工藝大全（附動畫）
早期的澆鑄是在常壓下將液態單體或預聚物見聚合物注入模具內，經聚合而固化成型變成與模具內腔形狀相同的制品。60年代出現了尼龍單體澆鑄見聚酰胺隨著成型技術的發展，傳統的澆鑄概念有所改變，聚合物溶液、分散體指聚氯乙烯糊和熔體也可用于澆鑄成型。
13 滴塑
技術是利用熱塑性高分子材料具有狀態可變的特性，即在一定條件下具有黏流性，而常溫下又可恢復固態的特性，并使用適當的方法和專門的工具噴墨，在其黏流狀態下按要求塑造成設計的形態，然后在常溫下固化成型。
14 冷壓模塑
是壓縮模塑的一種。和普通壓縮模塑不同的是在常溫下使物料加壓模塑。脫模后的模塑品可再行加熱或借助化學作用使其熟化。
15 壓縮模塑法
主要用于熱固性塑料制品的生產。成型經過加熱使其熔化，加壓沖模，再經過加熱交聯固化，脫模后既得制品。
16 樹脂傳遞模塑
是將樹脂注入到閉合模具中浸潤增強材料并固化的工藝方法。該項技術可不用預浸料、熱壓罐，有效地降低設備成本、成型成本。
該項技術近年來發展很快，在飛機工業、汽車工業、艦船工業等領域應用日廣，并研究發展出RFI 、VARTM 、SCRIMP 、SPRINT等多種分支，滿足不同領域的應用需求。
展開 
汽車模具分類及制造工藝
一、汽車塑料模具分類
汽車塑料模具分類的方法很多，按照塑料制件成型加工的方法的不同可以分為以下幾類：
·注射模
注射模又稱注塑模。這種模具的成型工藝特點是，將塑原材料放置在注射機的加熱料筒內。塑料受熱熔融，在注射機的螺桿或柱塞推動下，經噴嘴和模具的澆注系統進入模具型腔，塑料在模具型腔內經保溫、保壓、冷卻固化成型。由于加熱加壓裝置能夠分階段發揮作用，注射成型不但能成型形狀復雜的塑料制件，而且生產效率高、質量好。故注射成型在塑料制件成型中占有很大的比重，注射模占塑料成型模具的一半以上。注射機主要用于熱塑性塑料的成型，近年來也逐漸用于熱固性塑料的成型。
·壓縮模
壓縮模又稱壓制模或壓膠模。這種模具的成型工藝特點是，將塑料原材料直接加在敞開的模具型腔內，然后合模，塑料在熱和壓力作用下呈熔融狀態后，以一定壓力充滿型腔。此時，塑料的分子結構產生了化學交聯反應，逐漸硬化定型。壓縮模多用于熱固性塑料，其成型塑件大多用于電器開關的外殼和日常生活用品。
·傳遞模
傳遞模又稱壓注模或擠膠模。這種模具的成型工藝特點是，將塑料原料加入預熱的加料室里，然后由壓柱向加料室內的塑料原料施加壓力，塑料在高溫高壓下熔融并通過模具的澆注系統進入型腔，然后發生化學交聯反映而逐漸固化成型。傳遞成型工藝多用于熱固性塑料，可以成型形狀比較復雜的塑料制件。
·擠出模
擠出模又稱擠出機頭。這種模具能連續生產斷面形狀相同的塑料，例如塑料管材、棒材、片材等。擠出機的加熱加壓的裝置與注射機的裝置相同。熔融狀態的塑料經過機頭會形成連續不斷的成型塑件，生產效率特別高。
除了上述所列舉的幾類塑料模具外，還有真空成型模、壓縮空氣模、吹塑模、低發泡塑料模等。
展開 塑料成型方法大全
發泡成型 是在發泡材料（PVC，PE和PS等）中加入適當的發泡劑，使塑料產生微孔結構的過程。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料，發泡成型已成為塑料加工中一個重要領域。
微發泡技術流程圖（來源：ofweek）
微發泡技術流程圖
纏繞成型 工藝是將浸過樹脂膠液的連續纖維（或布帶、預浸紗）按照一定規律纏繞到芯模上，然后經固化、脫模，獲得制品。
層壓成型 是指在加熱、加壓下把多層相同或不同材料結合整體的成型加工方法。常用于塑料加工，也用于橡膠加工。
涂覆成型 是利用塑性溶膠或有機溶膠涂覆與布或紙等基材的表面，制成仿皮革制品、漆布或塑料壁紙等，或將粉狀塑料涂覆與金屬表面的工藝。 常見的塑料涂層制品有人造革、漆布、塑料壁紙及各種金屬涂層制品。
澆注成型 是塑料加工的一種方法。早期的澆鑄是在常壓下將液態單體或預聚物見聚合物注入模具內，經聚合而固化成型變成與模具內腔形狀相同的制品。60年代出現了尼龍單體澆鑄見聚酰胺隨著成型技術的發展，傳統的澆鑄概念有所改變，聚合物溶液、分散體指聚氯乙烯糊和熔體也可用于澆鑄成型。
滴塑 技術是利用熱塑性高分子材料具有狀態可變的特性，即在一定條件下具有黏流性，而常溫下又可恢復固態的特性，并使用適當的方法和專門的工具噴墨，在其黏流狀態下按要求塑造成設計的形態，然后在常溫下固化成型。
冷壓模塑 是壓縮模塑的一種。和普通壓縮模塑不同的是在常溫下使物料加壓模塑。脫模后的模塑品可再行加熱或借助化學作用使其熟化。
壓縮模塑法 主要用于熱固性塑料制品的生產。成型經過加熱使其熔化，加壓沖模，再經過加熱交聯固化，脫模后既得制品。
展開 袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法成型工藝
袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法統稱為低壓成型工藝。其成型過程是用手工鋪疊方式，將增強材料和樹脂（含預浸材料）按設計方向和順序逐層鋪放到模具上，達到規定厚度后，經加壓、加熱、固化、脫模、修整而獲得制品。四種方法與手糊成型工藝的區別僅在于加壓固化這道工序。因此，它們只是手糊成型工藝的改進，是為了提高制品的密實度和層間粘接強度。
以高強度玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維和環氧樹脂為原材料，用低壓成型方法制造的高性能復合材料制品，已廣泛用于飛機、導彈、衛星和航天飛機。如飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼、隔板、壁板及隱形飛機等。
（1）袋壓法
袋壓成型是將手糊成型的未固化制品，通過橡膠袋或其它彈性材料向其施加氣體或液體壓力，使制品在壓力下密實，固化。
袋壓成型法的優點是：①產品兩面光滑；②能適應聚酯、環氧和酚醛樹脂；③產品性能比手糊高。
袋壓成型分壓力袋法和真空袋法2種：
①壓力袋法
壓力袋法是將手糊成型未固化的制品放入一橡膠袋，固定好蓋板，然后通入壓縮空氣或蒸汽（0.25～0.5MPa），使制品在熱壓條件下固化。
②真空袋法
此法是將手糊成型未固化的制品，加蓋一層橡膠膜，制品處于橡膠膜和模具之間，密封周邊，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的氣泡和揮發物排除。真空袋成型法由于真空壓力較小，故此法僅用于聚酯和環氧復合材料制品的濕法成型。
（2）熱壓釜和液壓釜法
熱壓釜和液壓釜法都是在金屬容器內，通過壓縮氣體或液體對未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化成型的一種工藝。
熱壓釜法
熱壓釜是一個臥式金屬壓力容器，未固化的手糊制品，加上密封膠袋，抽真空，然后連同模具用小車推進熱壓釜內，通入蒸汽（壓力為1.5～2.5MPa），并抽真空，對制品加壓、加熱，排出氣泡，使其在熱壓條件下固化。
展開 縱維立方攜手德州儀器(TI)首推消費級DLP光固化3D打印機！
縱維立方將在TCT亞洲展首日（26日）發布一系列的新品3D打印機，該消息一出便引發了網友們的大量關注和猜想，其中重磅新品——DLP光固化3D打印機的熱度指數更是不斷攀升。縱維立方這款全新的DLP光固化3D打印機到底有多驚艷？那還得從它所使用的技術來源開始說起！
關于 ? 光固化3D打印技術
光固化成型是最早的3D打印成型技術，歷經了SLA激光掃描、DLP數字投影以及新的LCD光源這三個發展階段，如今的3D打印技術已日漸成熟。從SLA到LCD打印技術，每一個光固化技術的核心都是圍繞光源問題的解決方案，而目前在市面上常見的也正是SLA光固化3D打印機、DLP光固化3D打印機和LCD光固化3D打印機這三款光固化3D打印機。
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