复合材料雷达罩热压罐成型变形分析及其补偿技术研究

发布时间：2017-09-18 10:55

  本文关键词：复合材料雷达罩热压罐成型变形分析及其补偿技术研究

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【摘要】：复合材料构件的热压罐成型作为航空工业中主要的成型方法之一,其高温高压的环境会造成复合材料构件的固化变形,为减小这种固化变形,传统的方法是通过试错法来对复合材料的成型模具进行优化,经过不断的修改最终达到减小变形的目的,这种依靠经验的方法具有很大的局限性,随着复合材料构件的大量运用,利用有限元来优化工艺方法可大幅提高效率。针对复合材料构件的热压罐成型时的传热规律进行了理论分析,并据此建立其温度场的有限元模型,经过运算后得到其固化成型时的温度场数据。将温度场作为温度载荷加载到复合材料构件的应力应变有限元模具中,由此来对其进行固化变形预测,提取每个节点沿三个坐轴的变形向量,再根据补偿算法对复合材料构件的成型模具进行反变形补偿,最终使固化后的构件变形最小。本文以类球状的复合材料雷达罩蒙皮构件为实例,在相同的条件下制造补偿前后两套成型模具,并进行热压罐的固化成型,利用三坐标测量机对固化后的构件进行测量。实验结果表明:补偿前后雷达罩蒙皮构件的变形趋势是一样的,都由中心向外变形量逐渐变大,说明其在热压罐固化成型时发生了翘曲变形,通过对数据的对对比,补偿后复合材料构件的变形量减小了75%。因此,本文对复合材料成型模具的补偿方法是合理、正确的。
【关键词】：复合材料构件 热压罐成型 固化变形预测 反变形补偿 三坐标测量
【学位授予单位】：景德镇陶瓷大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V261
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 引言7-14
• 1.1 背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状分析8-11
• 1.3 研究内容及章节安排11-14
• 2 复合材料构件热压罐成型的温度场研究14-33
• 2.1 引言14
• 2.2 复合材料构件的热压罐成型设备及工艺14-16
• 2.2.1 热压罐成型工艺的主要设备14-15
• 2.2.2 热压罐成型工艺原理15-16
• 2.3 复合材料构件热压罐固化成型传热规律的理论分析16-17
• 2.4 复合材料构件热压罐成型温度场有限元模型的建立17-25
• 2.4.1 固化动力学方程和热传导方程18-19
• 2.4.2 初始条件与边界条件19-20
• 2.4.3 不同固化状态下的材料参数20-21
• 2.4.4 温度场的有限元数学模型的建立21-25
• 2.5 复合材料构件的温度场有限元模拟25-29
• 2.5.1 基于有限元的温度场模拟流程25-26
• 2.5.2 ABAQUS中单元类型的选取26
• 2.5.3 仿真模拟模型验证及结果对比26-29
• 2.6 某雷达罩复合材料蒙皮构件的温度场有限元模拟29-31
• 2.6.1 雷达罩复合材料蒙皮构件的建立29-30
• 2.6.2 雷达罩复合材料蒙皮构件的有限元网格生成30
• 2.6.3 温度场有限元分析结果30-31
• 2.7 本章小结31-33
• 3 复合材料构件的变形分析33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 复合材料构件热压罐成型时的热变形理论分析33-36
• 3.3 复合材料热压罐成型的变形分析36-38
• 3.3.1 复合材料构件产生变形的影响因素36-37
• 3.3.2 有限元分析复合材料构件变形的边界条件37
• 3.3.3 基于有限元的变形预测方法37-38
• 3.4 复合材料构件的有限元变形预测38-40
• 3.4.1 复合材料构件材料的力学属性38-39
• 3.4.2 复合材料构件热压罐固化成型的变形预测结果39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 复合材料构件模具型面补偿41-47
• 4.1 引言41
• 4.2 复合材料构件节点预测变形量的提取41
• 4.3 复合材料模具型面的补偿41-45
• 4.3.1 型面补偿算法原理42
• 4.3.2 基于节点变形的成型模具型面补偿算法42-45
• 4.4 复合材料构件模具型面补偿分析45-46
• 4.4.1 基于蒙皮构件型面的变形补偿45-46
• 4.4.2 补偿后的变形预测结果46
• 4.5 本章小结46-47
• 5 复合材料构件补偿技术实验验证47-53
• 5.1 引言47
• 5.2 实验分析47-52
• 5.2.1 实验装置和测试仪器47-48
• 5.2.2 复合材料构件模具的制造48-49
• 5.2.3 复合材料构件的制造49-50
• 5.2.4 实验结果对比分析50-52
• 5.3 本章小结52-53
• 6 结论与展望53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文59

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本文编号：875086