考慮模具影響的復合材料固化過程數(shù)值模擬分析.pdf

1、纖維纏繞樹脂基復合材料具有高比模量、高比強度、可設計性強和耐腐蝕性能好等特點，廣泛應用于航空航天、軍事、民用工程和能源輸送等領域。在復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合材料的固化度分布及變化，進一步影響殼體的質量和性能。而模具對復合材料溫度場的影響較大，精確的模擬模具與復合材料之間的熱傳遞是對溫度場進行分析的前提。復合材料殼體在固化過程中，材料的熱脹冷縮效應、樹脂的化學收縮以及復合材料與成型所用模具的熱不匹配，均

2、會導致復合材料發(fā)生固化變形，其中模具與復合材料之間的相互作用引起的固化變形較復雜。
　　本文以外固化工藝的復合材料管件為例對復合材料殼體的固化成型過程的傳熱和變形進行數(shù)值模擬分析，建立復合材料固化過程的熱化學模型、固化反應動力學模型以及熱應變和固化收縮應變模型，采用有限元方法對所建立的數(shù)學模型進行數(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、模具的復合材料管件模型和兩個基于不同假設不帶模具建模的模型，分析固化過程中模具與復合材料之間的熱交換，進一步分析模具材質對溫度場和固化度場的影響。基于熱分析的結果，在考慮熱和化學收縮作用的前提下，分析模具與復合材料之間熱不匹配導致的固化變形以及不同鋪層角度對殼體固化變形的影響。
　　本文對不同材質模具對固化過程的影響分析表明，模具的比熱和熱傳導系數(shù)均會對復合材料的溫度場產生影響，當模具的熱傳導系數(shù)在一定范圍內時，模具的熱傳導系數(shù)越