機(jī)翼復(fù)合材料結(jié)構(gòu)相似縮比模型固化變形研究.pdf

1、在現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計(jì)工作中，針對(duì)飛機(jī)縮比物理模型的風(fēng)洞試驗(yàn)是一項(xiàng)獲得飛機(jī)氣動(dòng)彈性特征的重要工作。風(fēng)洞試驗(yàn)中的縮比物理模型是試驗(yàn)的對(duì)象，其幾何外形特征，氣動(dòng)彈性特征都需要與飛機(jī)設(shè)計(jì)方案保持高度的相似性，從而準(zhǔn)確反映飛機(jī)設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)。近些年來，由多相材料復(fù)合而成的復(fù)合材料，綜合發(fā)揮了其各組成材料的優(yōu)點(diǎn)，呈現(xiàn)出了比單一材料更具優(yōu)勢的性能，在航空航天等方面，得到了大量的應(yīng)用。由于復(fù)合材料優(yōu)異的力學(xué)性能可設(shè)計(jì)性，以復(fù)合材料結(jié)構(gòu)為主體的機(jī)翼結(jié)構(gòu)相似縮比

2、模型也成為了現(xiàn)代飛機(jī)風(fēng)洞試驗(yàn)研究的熱點(diǎn)。
　　本論文研究的樹脂基復(fù)合材料，均使用熱固性樹脂作為材料基體，使用模塑成型工藝制造成型。其中，熱固性樹脂的固化是一個(gè)復(fù)雜的熱學(xué)、化學(xué)和力學(xué)過程，在固化過程中材料力學(xué)性能及熱物理性能發(fā)生急劇變化，而且由于樹脂基體和增強(qiáng)纖維的熱膨脹系數(shù)存在較大的差距，兼之樹脂在固化工程中發(fā)生了化學(xué)收縮，以及模具與復(fù)合材料之間的剪切作用等，使得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件內(nèi)部在固化過程中有較大的固化應(yīng)力，但是由于受到模具型腔

3、的約束，使得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的固化應(yīng)力無法得到釋放，因此在復(fù)合材料固化成型完成，脫離模具型腔之后，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的固化應(yīng)力會(huì)得到釋放，一段時(shí)間過后，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，影響了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的外形精度以及相關(guān)力學(xué)性能。
　　機(jī)翼復(fù)合材料結(jié)構(gòu)相似縮比模型在固化后會(huì)產(chǎn)生變形等現(xiàn)象，影響外形精度，進(jìn)一步影響模型的氣動(dòng)特性及風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。本論文首先用應(yīng)變片測定了環(huán)氧樹脂、單向復(fù)合材料、玻璃纖維正交復(fù)合材料與碳纖維正交復(fù)合材

4、料等基本材料的固化殘余應(yīng)力及變形情況，求得了等效熱膨脹系數(shù)，并且做了相應(yīng)的拉伸試驗(yàn)，得到了需要的力學(xué)性能參數(shù)。通過建立的研究樹脂基復(fù)合材料殘余應(yīng)力的理論模型，結(jié)合已經(jīng)得到的相關(guān)參數(shù)，用理論分析的方法和大型三維軟件ANSYS仿真的方法對(duì)上述層合板的固化變形進(jìn)行了分析驗(yàn)證。
　　考慮到傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法研究風(fēng)洞試驗(yàn)縮比模型的固化變形將浪費(fèi)很多的時(shí)間和材料，成本增加，因此采用有限元分析方法對(duì)固化變形進(jìn)行分析和預(yù)測來代替反復(fù)試驗(yàn)。在論文的最后