复合材料结构成型变形预测及补偿研究

发布时间：2020-06-17 00:42

【摘要】：先进复合材料在各领域的使用日渐提高,材料加工制造中的固化过程对热固性复合材料产品品质的影响很大。开展热固性复合材料结构变形预测的模拟工作,可以在设计阶段调控固化过程以及预测结构的变形状况,可以大大地减少时间和资源的消耗,降低生产成本。本文首先研究热固性复合材料构件的固化工艺方式,主要讨论了RTM成型和热压罐成型的工艺方式,针对复合材料热压罐成型工艺的特点,阐述其工艺原理以及工作过程中的传热路径和传热规律,并进行了热压罐内部框架模具的温度场仿真分析。热固性复合材料结构的变形取决于热应力和固化收缩应力,这些应力又取决于结构内部复杂的温度场和固化度场。本文根据热-化学模型和固化动力学模型的耦合计算,求解了复合材料二维弧形构件和三维层合板的温度场和固化度场。根据复合材料热物理性能参数在热-化学模块中加入结构力学模块进行复合材料的变形预测研究,分别解决了复合材料曲面构件以及加筋壁板的固化变形模拟,并研究了铺层方式对复合材料变形的影响。在此基础上进行了复合材料机翼蒙皮的固化变形仿真。最后,采用基于节点变形的型面补偿算法对复合材料曲面蒙皮构件进行了补偿研究。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33
【图文】：

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南京航空航天大学硕士学位论文筋板进行固化变形仿真并与实验结果对比，在此基础上建立了某型号飞的数值模型，并分析了其固化变形。对预测变形后的构件型面进行补偿研究。根据型面补偿算法原理提出一方法，将上一章通过有限元变形预测获得的节点几何数据进行处理，得，生成新的模型并进行固化变形仿真。总结与展望。概括本文所做的工作，并对其中存在的不足与缺陷提出改入的研究。

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成型主要指模压成型、树脂传递成型（RTM）、注射成型和冷压成型；手糊、袋压成型等，其中袋压成型具有提高制品性能的优点；其他的成、拉挤成型法、离心铸造法等[32][33]。复合材料制品要求多样，需要合理复合材料的生产不光要满足结构设计要求，还要满足固化成型温度、压升温速度等工艺参数的工艺规范，整个制备流程要实行严格的品质把控越的综合特性能够体现出来。目前，复合材料最成熟的制造方法包括热树脂流动成型等，本节将分别对树脂传递模塑成型和热压罐成型工作原用于 COMSOL Multiphysics 强大的耦合功能对热压罐的温度场进行仿真成型工艺艺的基本原理如图 2.1 所示，首先将增强材料预成件等放入模具的内腔注入孔，再通过压力等作把树脂注入到模具内部使树脂和纤维充分接触最后根据制品质量采取修补等操作。型工艺在如今的复合材料制造过程中备受关注[34][35]。相较于其他传统备以下优点[36-38]：

【参考文献】