Propuesta de un esquema numérico eficiente para el tratamiento de los problemas de transporte en la simulación del moldeo por transferencia de resina

Resumen

Los procesos de conformado por moldeo de materiales compuestos a partir de resinas líquidas y, en concreto, el moldeo por transferencia de resina (RTM) están siendo cada vez más utilizados en la fabricación de composites de matriz polimérica reforzados con fibras. Una acertada predicción de la secuencia de llenado del molde, de la distribución de presiones, del perfil de temperaturas y del curado de la resina usando técnicas de simulación permite optimizar el diseño del proceso y, por tanto, mejorar las propiedades finales de las piezas fabricadas. Un aspecto importante en la simulación del llenado de moldes en procesos tipo LCM (Liquid Composite Molding) es el tratamiento numérico de la superficie libre o frontera móvil (frente de avance). En trabajos recientes, García et al., proponen una estrategia basada en la discretización de todo el dominio con malla fija y en la imposición de las formulaciones variacionales asociadas al fujo en los elementos llenos y de la condición de presión nula en la parte vacía. En los elementos parcialmente llenos se considera un promediado de ambas formulaciones variacionales. Esta ponderacion se hace en función de la fracción de fluido presente en cada elemento, la cual es a su vez actualizada mediante una estrategia explícita de Taylor-Galerkin discontinuo. Puesto que en la anterior técnica se integran en una misma ecuación los comportamientos del flujo y el pseudo-comportamiento asociado al vacío, se hace necesaria la introducción de un parámetro que haga dimensionalmente homogéneas ambas contribuciones. Este parámetro era definido empíricamente para cada caso. En esta tesis se ha investigado y obtenido analíticamente su valor. Se demuestra que este parámetro, además de hacer dimensionalmente coherente la formulación variacional global, sirve para modular el peso relativo de ambas contribuciones en los elementos parcialmente llenos pertenecientes al frente de avance