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模具是由一个20毫米厚的铝下
压盘和80mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，也称为PMMA）
如亚克力或有机玻璃）上压板。一个4毫米厚250毫米宽的正方形
铝垫片用于保持恒定的层压板厚度
在注射过程中，用c形夹保持模具闭合。
使用表面映射传感器和
一个摄像头，用来记录通过透明上模的流动前沿
表面。Tekscan 5101压力映射传感器放置在
底部预成型层和金属模具表面如图4所示。
Tekscan传感器是触觉压力传感器的一部分
夹在印刷导电电路之间的压阻材料
当施加压力时，阻力发生变化[30]。传感器
本研究中使用的厚度为0:958 0:008mm，厚度为111:8mm
准备使用萨吉·克莱斯
利维和克拉兹9
50毫米
图4。实验性输液装置。在实验中，透明的盖子允许
摄像机通过上压板进行记录，同时在下压板上进行记录
压力映射传感器获取预制件（黑圈）的压力场。
每2:5毫米测量点的方形传感区。这个
传感器根据制造商的
建议。传感器测得的压力在a的6%以内
万能试验机在本研究压力范围内。
程序
预制件是由5层回收材料或10层
直径为180mm的单向材料层。12毫米
在演出的中心打了一个直径的孔，以确保演出的顺利进行
二维流动发生在平面内。预制件是故意切割的
小于隔套，以确保在
周界。
对于每个试验，施加160 kPa的正相对压力
使用连接到中央气源的压力罐
最大压力为700千帕。摄像头和压力传感器
当流体到达预制件时，采集在时间t=0时开始。
在摄像机和
压力传感器在整个输液过程中每隔5秒。
理论和数值方法
流动模拟
本节模拟了流动前沿的演变和树脂压力场
实验中实施中心静脉输液1例。
准备使用萨吉·克莱斯
10期刊标题TEKSCANTEKSCAN（TEKSCAN）
e
十
e
是的
流
前面
r0公司
!
十
!
是的
树脂
干燥地区
平日
帕特姆
图5。输液模型中考虑的二维几何。一个中心洞
穿过预制件。因此，注入压力被施加在该孔周长上。
预成型件的外部周界被排放到大气压力下
几何图形二维几何图形如图5所示，其中未知
流动前沿位置和树脂压力场
P（TEKSCAN；y）。在预制件周边施加大气压。
遵循经典输液过程模型的行为
在预制件[13，1]中假设了其行为。视速度v为：
v=°
K
卢比（5）
其中r是空间导数算子，K是平面内
预制件的渗透张量。因为
UD材料和回收材料已知，并与
eTEKSCAN方向，渗透率的主方向是eTEKSCAN和ey。因此
渗透率张量为对角线，可以写成：
K=
克朗0
0千卡
（例如；ey）
（六）
其中纵向和横向渗透率ky为。
假设不可压缩树脂，连续性方程简化为：
r v=0（7）
准备使用萨吉·克莱斯
利维和克拉兹11
式（5）给出了
压力场[13，1]：
r
K
卢比
=0（8）
在输注过程中，压力保持恒定
在树脂罐里。忽略入口管线中的压力损失，相对
注射压力Pinj施加在孔周。
在外边界，可以假设两种等效方法：
1空气的粘度比
树脂（约3个数量级以下），压力可
在干旱地区被认为是均匀的。因此，大气
假设压力在流动前沿位置。问题是
仅在饱和区求解，饱和区随流动前沿增长
运动。
2假设干燥地区的空气为达西气流，结果
在固定几何形状（整个预制件）中的两相流
移动界面。这是在数值计算中所做的假设
数值实现部分描述了模拟。
均匀渗透率假设下的解析解
在预制体中，达西流问题可以解析地求解。
这个分析模型将有助于描述
预制件的均匀渗透性。
来解释渗透率的差异详见附录径向达西流。压力是
描述为：
P=Pinj
ln（r）∮ln（l）
自然对数
◆p
r0
✓ln（l）
（九）
其中r=
p
TEKSCAN2+ 2y2是参考坐标系中的径向位置
=
p
kTEKSCAN=ky是渗透率各向异性比。是
椭圆流动前沿的长轴和短轴。流动前沿位置
l沿主TEKSCAN方向演变为：
l（t）=r0
乌特
t=
W
t
e
ڹ（10）
准备使用萨吉·克莱斯
12期刊标题TEKSCANTEKSCAN（TEKSCAN）
其中W是Lambert W函数，e是Euler数，以及
=
r2
0
4kTEKSCANPinj公司
（十一）
是典型的输液时间。
直接数值模拟
假设渗透率均匀的分析模型并不意味着
捕捉局部材料变化引起的缺陷。观察到的可变性
纤维体积分数对流动前沿有影响[9]。
考虑到再生材料中的变异性引起缺陷的可能性
提出了纤维毡流动前沿的直接数值模拟框架
在本节中，压力映射传感器数据用作输入
考虑到当地物质的变化。
渗透性作图径向灌注模型
这里再次使用流动模型，但是预制件的渗透率
K不再是均匀的，而是取决于位置（TEKSCAN；y）。这个
根据纤维床压力评估每个点的渗透率
绘制Pfb图，可直接从压力图中获得
输液前的传感器。使用所描述的压实特性
在断面纤维压缩曲线上，纤维体积分数图为
获得如下：
Vf（TEKSCAN；y）=
P
1
A
fb（TEKSCAN；y）
（Ef4）
1
A
（十二）
用经典方法计算了TEKSCAN和y的磁导率场
由公式（2）给出的Kozeny-Carman假设。常数张量C
在式（2）中，使用特征化的有效渗透率确定
离线截面材料特性化。两个原则有效
渗透率k0
TEKSCAN和k0
在该部分中得到的y对应于一个平均值
从模具间隙厚度作为平均值推断的压实状态
压力hPfbi=17:1 kPa和相应的平均体积分数
V 0型
f=0:109。
方程8中的达西流问题是一个拉普拉斯问题
方程式。采用有限元法对其进行数值求解，并
一个开源的偏微分方程求解器：FreeFEM++[16]。这个
FreeFEM++脚本在开源许可下可用，可用于
准备使用萨吉·克莱斯
利维和克拉兹13
从结论部分后提供的链接下载。一个P1
压力场采用插值法。如前所述
整个预制件的问题都解决了。流动前沿
使用levelset方法进行跟踪[27]。树脂体积分数，
它也用P1插值描述，从
使用经典平滑阶跃函数的levelset场
=
1
2
问
2+h2 jr j2型
+
1
2
（十三）
其中h是界面厚度[8]，设置为0:1mm。粘度是
根据树脂体积分数设定为树脂体积分数，
=0:1 Pa =0:1 Pa =0:001 Pa =0:001 Pa
干旱地区。压力传感器单元位置的渗透率张量
通过使用公式（1）从纤维床压力测量Pfb中获得
以及（2）在线性插值和投影到有限元之前
网格划分得到渗透率张量场。压力映射传感器
不覆盖整个预制件，因此
未覆盖区域设置为剖面中确定的有效渗透率
材料特性描述。下面给出的结果是裁剪的
至压力传感器区域。
时间积分遵循标准的迭代过程
1s的恒定时间步长。每次迭代：
1对达西流动本构方程（8）进行了求解，并给出了
压力场和视速度场。
2利用特征Galerkin对levelset进行了对流
方法[16]。入口还施加了水平设置向内通量
防止人工制品，如水平仪标志改变，在附近
这个入口边界。
三。在界面附近对网格进行了细化，以保持精细
流动前沿形态的描述，使用FreeFem++builtin
自适应重划[16]。
4在更新
相场和粘度。
5levelset被El-haddad等人重新初始化。[8] 到
确保梯度标准保持统一。
为了防止数值奇点的出现，初始流动前沿的位置
设置在l0=1:3 r0=7:8mm的距离r0=6mm。这个
准备使用萨吉·克莱斯
14期刊标题TEKSCANTEKSCAN（TEKSCAN）
与180mm的预制件尺寸相比，初始位移仍然很小。
因此，模拟开始于一个正的物理时间。
数据处理
图像和压力传感器实验分析程序
数据在t中描述 |
