Avaliação numérica do processo de infusão de resinas em laminados espessos utilizando malha de fluxo

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Dutra, Carla Machado Bulsing
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: LRI; Malha de fluxo; Simulação numérica; Dados experimentais; OpenFOAM; Flow mesh; Numerical simulation; Experimental data
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/10038

O presente trabalho é dedicado a estudar numericamente problemas envolvendo o processo de Infusão de Resina Líquida (LRI) em compósitos espessos nos quais um tecido de alta permeabilidade (malha de fluxo) é adicionado na superfície superior da pré-forma para facilitar o escoamento da resina dentro do molde. Nesta técnica, utiliza-se de fibras (naturais ou sintéticas) para a aquisição de compósitos poliméricos que podem ser aplicados em diversos ramos das indústrias e da engenharia. Nesse sentido, há um grande interesse em aprimorar esta técnica para obter um produto final com propriedades físicas e mecânicas que atendam às exigências do mercado atual, além de possibilitar que os custos de fabricação sejam minimizados. Esse estudo tem por objetivo analisar o escoamento da resina dentro do molde e avaliar o comprimento da geometria, a partir do comprimento da malha de fluxo, da relação entre as permeabilidades Kxx/Kzz e da espessura do laminado. Dessa forma, foram investigadas cinco relações de Kxx/Kzz, sendo elas, 0,1, 1, 10, 100 e 1000. Já as espessuras do meio poroso analisadas foram de 0,012 m, 0,0094 m, 0,0069 m, 0,0043 m e 0,0027 m. Para avaliar o comprimento da geometria, o escoamento da resina foi monitorado em dois pontos: próximo as superfícies superior e inferior do molde, e considerou-se que a linha de frente de escoamento estava paralela à saída do molde quando à diferença entre as posições sobre as linhas de monitoramento fosse menor ou igual a 0,00151 m. As simulações numéricas foram realizadas no software livre OpenFOAM e a criação da geometria (2D) e da malha no software GMSH. A formulação de volumes finitos do OpenFOAM foi utilizada para a discretização das equações de transporte que descrevem o escoamento de resina dentro do molde e o tratamento da interface entre os dois fluidos (resina/ar) é resolvido pelo Método Volume of Fluid (VOF). Os resultados e a metodologia proposta para a avaliação da geometria demostraram-se satisfatórias e foi possível obter a posição x(t) na qual formou-se a linha de frente de escoamento paralela à saída do molde em quase todos os casos simulados. Uma análise entre a posição x(t) e o comprimento da malha de fluxo também foi realizada. Por meio dos resultados apresentados, pode-se encontrar uma maneira de generalizar o estudo, e assim, obter o comprimento ideal da malha de fluxo para qualquer comprimento de molde, possibilitando que a linha de frente de escoamento da resina esteja vertical antes do final da pré-forma. Os resultados obtidos proporcionarão facilitar o processo de moldagem experimental por essa técnica, visto que é possível prever o comprimento ideal da malha de fluxo para que a resina preencha o molde em um menor tempo possível.