復合材料構件固化成型的變形預測與補償.pdf

1、熱壓罐成型是目前航空用先進復合材料構件的主要成型工藝之一。復合材料構件在熱壓罐成型過程中產(chǎn)生的變形是影響其成型精度的主要原因?，F(xiàn)有的解決方法是在大量實驗的基礎上，對固化工藝進行反復調(diào)整和對模具型面進行反復試湊或修正完成的，這樣不可避免地產(chǎn)生加工迭代，降低生產(chǎn)效率、提高成本。本文采用有限元數(shù)值分析方法，研究復合材料構件在熱壓罐成型過程中的溫度場分布，通過對復合材料構件變形的有限元預測，提出基于節(jié)點變形的型面補償算法，所取得的主要成果如下：

2、
　　 （1）分析復合材料構件熱壓罐成型過程中的傳熱路徑和傳熱規(guī)律，通過內(nèi)熱源的方式將固化反應動力學方程引入到Fourier's 熱傳導方程中，采用有限元數(shù)值分析方法，并根據(jù)復合材料在不同固化狀態(tài)下的材料屬性，建立了其在熱壓罐成型過程中溫度場分布的三維有限元模擬模型。
　　 （2）研究成型模具在熱壓罐成型過程中對復合材料構件固化變形的影響，并以此為基礎，基于熱變形的有限元分析理論，以及由溫度場有限元模擬模型求解得到的節(jié)點

3、溫度數(shù)據(jù)，應用ABAQUS 軟件及其用戶子程序，實現(xiàn)了復合材料構件熱壓罐成型的有限元變形預測。
　　 （3）根據(jù)復合材料構件熱壓罐成型有限元變形預測獲得的節(jié)點變形數(shù)據(jù)，提出基于節(jié)點變形的型面補償算法，從而為設計人員提供了一個參考量，使其能將構件的變形補償納入到成型模具型面的設計中，以成型中的反變形方式使最終成型的復合材料產(chǎn)品形狀與期望的形狀相一致，提高成型精度。
　　 以某飛機復合材料蒙皮構件為例，驗證了本文溫度場模擬模