金属网复合膜对ZT7H/5429复合材料平板固化变形的影响

发布时间：2021-11-01 03:05

　　通过不同的方法测试5429树脂及ZT7H/5429复合材料固化后的弹性模量、密度、泊松比、热传导系数等材料物性参数,基于5429树脂固化度与化学收缩应变的关系表达式,推导出5429粘流态和粘弹态的密度、弹性模量与固化度的关系表达式。据此建立了包含热传导模型、固化动力学模型、残余应力模型的含金属网复合膜的ZT7H/5429复合材料整个固化过程的三维有限元分析模型。使用该模型对ZT7H/5429固化过程中温度场和固化度的分布进行计算,将计算结果与实验结果进行比较,验证了该三维有限元分析模型的可靠性。在此基础上,对J-403C对ZT7H/5429复合材料平板固化变形的影响进行分析。结果表明,增加铺层厚度、调整铺层顺序能够有效降低金属网复合膜对ZT7H/5429复合材料平板固化变形的影响,实验数据与计算结果的误差不大于5%,再次证明了模型的有效性。 

【文章来源】：复合材料科学与工程. 2020,(07)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

DSC测试ZT7H/5429复合材料比热容

从图2中可以看出,厚度低于3 mm的平板在不同的升温速率条件(分别为1 k、3 k、5 k)下,温度分布仍然比较均匀,可见对于薄板类结构来说,升温速率对平板内部的温度分布影响很小,几乎可以忽略不计。选取3 mm中心位置使用K型镍铬-镍硅丝热电偶进行固化过程温度监控,并与模拟试验结果进行对比。同时,将其中心位置的固化度与文献[10]的试验结果进行对比验证,详见图3。从图中可以看出,在3 mm厚的薄板结构中,温度和固化度曲线的模拟值与试验结果基本一致,这表明使用所建的三维有限元分析模型模拟ZT7H/5429复合材料的固化过程是可靠的。

从表4中可以看出,不含J-403C的ZT7H/5429复合材料的变形量非常小,可见J-403C是引起1 mm厚ZT7H/5429复合材料平板固化变形的主要原因,本文使用的三维有限元分析模型也表明,无J-403C时,1 mm厚的ZT7H/5429复合材料的变形量为0.28 mm(见图5),与实测值的误差为7%,充分表明了分析模型的可靠性。由于J-403C带来的固化变形对一体化成型ZT7H/5429薄壁复合材料的应用带来了一定的影响,如在装配过程中产生预应力,影响飞行器的气动外形等。为了抑制J-403C所带来的不利影响,使用本文的数值模拟计算研究了厚度、铺层顺序对复合材料固化变形的影响,并制造部分试验件对模拟结果进行了验证。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3469399