树脂基碳纤维增强复合材料固化变形的研究

发布时间：2021-02-21 08:41

　　在热固性树脂纤维增强复合材料热压罐固化工艺中,部件会出现固化变形,固化过程中影响部件变形的因素有树脂流动、热应变、化学收缩应变以及残余应变。其中热传递和化学反应作为强耦合过程通常合并为热化学模型一同考虑,而假设树脂流动在固化反应开始前已经停止。这个假设在薄壁层合板的固化过程中是成立的,但在厚截面复合材料的固化过程中,树脂流动压实过程与固化反应过程有较大重叠,需要与其他物理过程耦合考虑。本文将热化学模型、树脂流动模型和应力应变模型完全耦合起来,使用完全耦合的数学模型模拟了单向纤维厚截面复合材料（AS4/3501-6）在热压罐工艺中的固化过程,通过数值仿真计算,预测固化过程中产生的固化变形。通过改变加压时机和压力边界条件来改变树脂流动情况,验证了树脂流动对固化变形的影响。最后通过改变复合材料版的尺寸,研究了面内尺寸对复合材料板固化过程树脂流动的影响。结果表明,在厚截面复合材料固化的过程中,树脂的流动会导致树脂分布不均匀,在垂直于纤维铺设方向的一个截面,在固化结束时,会出现两边树脂多,中间树脂少的情况。通过调整压力边界条件,能够有效地解决横向树脂分布不均的问题。在对不同尺寸的单向纤维复合材料... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 热压罐制造工艺
        1.3.1 复合材料预浸料
        1.3.2 热压罐工艺
    1.4 复合材料固化过程研究现状
        1.4.1 树脂流动研究现状
        1.4.2 固化变形研究现状
    1.5 本文内容及章节安排
第二章 固化变形完全耦合数学模型
    2.1 引言
    2.2 体积平均理论
    2.3 热固性树脂的固化
    2.4 热固性树脂固化动力学模型
    2.5 固化过程中的热传递
    2.6 树脂流动压实模型
        2.6.1 压实过程概述
        2.6.2 树脂流动模型
    2.7 应力应变模型
    2.8 材料属性
    2.9 多物理场耦合复合材料固化过程数值模型建立
    本章小结
第三章 复合材料固化过程数值模拟及验证
    3.1 计算模型建立
    3.2 材料属性
    3.3 COMSOL多物理场有限元分析软件建模步骤
    3.4 复合材料固化度场和温度场仿真算例
    3.5 树脂流动压实模型仿真算例
    3.6 固化变形仿真算例
    本章小结
第四章 复合材料固化变形的计算及压实过程对固化变形的影响研究
    4.1 引言
    4.2 固化变形计算模型的建立
    4.3 计算结果与讨论
        4.3.1 顺纤维方向截面的固化变形
        4.3.2 垂直纤维方向截面的固化变形
        4.3.3 工艺压力和压力边界条件对树脂分布的影响
    本章小结
第五章 复合材料板尺寸对复合材料固化参数的影响
    5.1 引言
    5.2 部件厚度对复合材料固化度和温度场的影响
    5.3 顺纤维方向尺寸变化对复合材料固化参数的影响
    5.4 垂直于纤维方向尺寸变化对复合材料固化参数的影响
    本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]热固性树脂基复合材料构件固化变形数值模型[J]. 孔繁锦,陈永当,元振毅,王永军.  材料开发与应用. 2016(02)
[2]基于模具-制件相互作用的复合材料制件固化变形数值模型[J]. 元振毅,王永军,王俊彪,魏生民.  复合材料学报. 2016(04)
[3]复合材料固化变形预测的理论模型[J]. 杨青,刘卫平,晏冬秀,贾丽杰,魏冉,徐鹏,余木火.  材料导报. 2015(11)
[4]树脂基复合材料曲面结构件固化变形数值模拟[J]. 马云荣,贺继林,李栋,谭耀,徐雷.  复合材料学报. 2015(03)
[5]浅谈空客A380的复合材料应用[J]. 陈绍杰.  高科技纤维与应用. 2008(04)
[6]复合材料层合板固化压实过程有限元数值模拟及影响因素分析[J]. 张纪奎,郦正能,关志东,程小全,刘涛.  复合材料学报. 2007(02)
[7]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义.  复合材料学报. 2007(01)



本文编号：3044113