航空复合材料曲面结构件固化变形和残余应力研究
发布时间：2021-11-21 15:40
本文对热固性树脂基碳纤维复合材料曲面结构件在固化过程中的回弹变形和产生的残余应力进行了有限元数值模拟和实验验证。本文分别对几种不同的材料本构模型进行了对比验证,得到了使用Path-dependent本构关系分析精度较高的结论。首先分析了包括升温降温速率及固化温度等工艺因素和模具因素对复合材料固化变形的产生和残余应力的影响,得到采用2.0℃/min的升降温速率和INVAR钢的框架式模具较优的结论以及得到不同固化温度下的变形量最小为0.87mm。本文基于热变形理论利用ABAQUS有限元软件分别在不同的工艺因素和模具以及铺层顺序为[0/90]4s情况下对构件的温度场和固化度场做了研究,得出C型件的固化度场和温度场的分布均匀性随着升降温速率的上升而降低的结论;进而得出材料固化时应力变化为稳定—增加—稳定—增加—减小的变化趋势。分析了固化过程中复合材料包括模量、热膨胀系数等的变化,分析了影响复合材料曲面C型件的工艺因素和结构因素对固化残余应力和固化变形的影响规律进而得出在初始阶段是受热应变的影响。其次采用光纤布拉格光栅（FBG）通过监测在材料固化过程中由于温度变化和应变变化...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合材料在现代飞机上的用量
沈阳航空航天大学硕士学位论文了提高构件的质量和降低生产成本，复合材料多采用整体化成型工艺[7]。热压艺是航空航天领域高质量的复合材料结构广泛的使用的一种整体化技术[8]。热技术主要分成以下几个主要步骤：将预浸料按照实验或者生产要求制成构件后装入真空袋之中，最后在一定的温度和压力条件下进行真空下的固化成型。示意图 1.2 所示，热压罐内热循环示意图如图 1.3 所示：
2图 1.3 热压罐内温度循环多数的高性能的复合材料如碳纤维环氧复合材料的固化过程：是基体材料从液态变为固态的过程，这一过程是一个复杂的热、化学和力学性能急剧变化的过程，由于热性能和化学反应效应会导致残余应力产生和固化变形[9]。在成型工艺过程中一般都会进行加热操作，以提高复合材料周围的环境温度，引发树脂固化[10]。树脂发生一系列的物理、化学变化，材料实际状态也会发生比较大状态变
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料固化变形的产生机理及其影响因素[J]. 李楠,成艳娜. 国防制造技术. 2017(02)
[2]热固性树脂基复合材料固化变形和残余应力数值模拟研究综述[J]. 丁安心,李书欣,倪爱清,王继辉. 复合材料学报. 2017(03)
[3]三维粘弹性复合材料层合板固化残余应力研究[J]. 孙亮亮,丁安心,祖磊,王继辉. 应用力学学报. 2016(05)
[4]Effect of temperature on the compressive behavior of carbon fiber composite pyramidal truss cores sandwich panels with reinforced frames[J]. Xiaodong Li,Linzhi Wu,Li Ma,Xiangqiao Yan. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(02)
[5]复合材料成形过程中模具-构件作用的一种表征方法[J]. 孙亮亮,王继辉,丁安心. 应用数学和力学. 2016(03)
[6]先进复合材料在军用固定翼飞机上的发展历程及前景展望[J]. 王衡. 纤维复合材料. 2014(04)
[7]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)
[8]布拉格光栅监测不同厚度方向的固化残余应力[J]. 田恒,王继辉,冀运东,胡海晓,张红元,徐喆. 功能材料. 2012(19)
[9]应用光纤光栅传感器监测复合材料固化过程[J]. 贾子光,任亮,李宏男,任明法,黄其忠. 中国激光. 2010(05)
[10]先进复合材料结构飞机机械连接技术现状及发展方向[J]. 蔡闻峰,薛小平. 航空精密制造技术. 2010(02)
博士论文
[1]基于FBG传感器的碳纤维复合材料固化残余应力研究[D]. 田恒.武汉理工大学 2012
[2]整体化复合材料壁板结构固化变形模拟及控制方法研究[D]. 岳广全.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]复合材料热压罐/真空辅助（VARI）组合工艺设计与结构性能研究[D]. 王召召.东华大学 2016
[2]复合材料构件热压罐固化的温度场分析与调控[D]. 林家冠.大连理工大学 2015
[3]基于有限元模拟的复合材料构件热压罐成型工艺研究[D]. 张吉.南京航空航天大学 2012
[4]复合材料构件固化成型的变形预测与补偿[D]. 陈晓静.南京航空航天大学 2011
本文编号：3509776
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合材料在现代飞机上的用量
沈阳航空航天大学硕士学位论文了提高构件的质量和降低生产成本，复合材料多采用整体化成型工艺[7]。热压艺是航空航天领域高质量的复合材料结构广泛的使用的一种整体化技术[8]。热技术主要分成以下几个主要步骤：将预浸料按照实验或者生产要求制成构件后装入真空袋之中，最后在一定的温度和压力条件下进行真空下的固化成型。示意图 1.2 所示，热压罐内热循环示意图如图 1.3 所示：
2图 1.3 热压罐内温度循环多数的高性能的复合材料如碳纤维环氧复合材料的固化过程：是基体材料从液态变为固态的过程，这一过程是一个复杂的热、化学和力学性能急剧变化的过程，由于热性能和化学反应效应会导致残余应力产生和固化变形[9]。在成型工艺过程中一般都会进行加热操作，以提高复合材料周围的环境温度，引发树脂固化[10]。树脂发生一系列的物理、化学变化，材料实际状态也会发生比较大状态变
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料固化变形的产生机理及其影响因素[J]. 李楠,成艳娜. 国防制造技术. 2017(02)
[2]热固性树脂基复合材料固化变形和残余应力数值模拟研究综述[J]. 丁安心,李书欣,倪爱清,王继辉. 复合材料学报. 2017(03)
[3]三维粘弹性复合材料层合板固化残余应力研究[J]. 孙亮亮,丁安心,祖磊,王继辉. 应用力学学报. 2016(05)
[4]Effect of temperature on the compressive behavior of carbon fiber composite pyramidal truss cores sandwich panels with reinforced frames[J]. Xiaodong Li,Linzhi Wu,Li Ma,Xiangqiao Yan. Theoretical & Applied Mechanics Letters. 2016(02)
[5]复合材料成形过程中模具-构件作用的一种表征方法[J]. 孙亮亮,王继辉,丁安心. 应用数学和力学. 2016(03)
[6]先进复合材料在军用固定翼飞机上的发展历程及前景展望[J]. 王衡. 纤维复合材料. 2014(04)
[7]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)
[8]布拉格光栅监测不同厚度方向的固化残余应力[J]. 田恒,王继辉,冀运东,胡海晓,张红元,徐喆. 功能材料. 2012(19)
[9]应用光纤光栅传感器监测复合材料固化过程[J]. 贾子光,任亮,李宏男,任明法,黄其忠. 中国激光. 2010(05)
[10]先进复合材料结构飞机机械连接技术现状及发展方向[J]. 蔡闻峰,薛小平. 航空精密制造技术. 2010(02)
博士论文
[1]基于FBG传感器的碳纤维复合材料固化残余应力研究[D]. 田恒.武汉理工大学 2012
[2]整体化复合材料壁板结构固化变形模拟及控制方法研究[D]. 岳广全.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]复合材料热压罐/真空辅助（VARI）组合工艺设计与结构性能研究[D]. 王召召.东华大学 2016
[2]复合材料构件热压罐固化的温度场分析与调控[D]. 林家冠.大连理工大学 2015
[3]基于有限元模拟的复合材料构件热压罐成型工艺研究[D]. 张吉.南京航空航天大学 2012
[4]复合材料构件固化成型的变形预测与补偿[D]. 陈晓静.南京航空航天大学 2011
本文编号：3509776
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