考慮模具影響的復(fù)合材料固化過程數(shù)值模擬分析.pdf

1、纖維纏繞樹脂基復(fù)合材料具有高比模量、高比強(qiáng)度、可設(shè)計性強(qiáng)和耐腐蝕性能好等特點，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、民用工程和能源輸送等領(lǐng)域。在復(fù)合材料殼體固化成型過程中，溫度的分布及變化會直接影響到復(fù)合材料的固化度分布及變化，進(jìn)一步影響殼體的質(zhì)量和性能。而模具對復(fù)合材料溫度場的影響較大，精確的模擬模具與復(fù)合材料之間的熱傳遞是對溫度場進(jìn)行分析的前提。復(fù)合材料殼體在固化過程中，材料的熱脹冷縮效應(yīng)、樹脂的化學(xué)收縮以及復(fù)合材料與成型所用模具的熱不匹配，均

2、會導(dǎo)致復(fù)合材料發(fā)生固化變形，其中模具與復(fù)合材料之間的相互作用引起的固化變形較復(fù)雜。
　　本文以外固化工藝的復(fù)合材料管件為例對復(fù)合材料殼體的固化成型過程的傳熱和變形進(jìn)行數(shù)值模擬分析，建立復(fù)合材料固化過程的熱化學(xué)模型、固化反應(yīng)動力學(xué)模型以及熱應(yīng)變和固化收縮應(yīng)變模型，采用有限元方法對所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值求解，并驗證本文算法的正確性?；谟邢拊治鲕浖嗀NSYS和APDL語言創(chuàng)建復(fù)合材料固化過程中的熱分析模塊和固化變形分析模塊，建立帶

3、模具的復(fù)合材料管件模型和兩個基于不同假設(shè)不帶模具建模的模型，分析固化過程中模具與復(fù)合材料之間的熱交換，進(jìn)一步分析模具材質(zhì)對溫度場和固化度場的影響?；跓岱治龅慕Y(jié)果，在考慮熱和化學(xué)收縮作用的前提下，分析模具與復(fù)合材料之間熱不匹配導(dǎo)致的固化變形以及不同鋪層角度對殼體固化變形的影響。
　　本文對不同材質(zhì)模具對固化過程的影響分析表明，模具的比熱和熱傳導(dǎo)系數(shù)均會對復(fù)合材料的溫度場產(chǎn)生影響，當(dāng)模具的熱傳導(dǎo)系數(shù)在一定范圍內(nèi)時，模具的熱傳導(dǎo)系數(shù)越