纤维缠绕复合材料固化工艺过程数值研究

       基于Sp ringer热化学模型，提出一种用于研究纤维缠绕复合材料圆筒结构固化工艺过程的数值方法。通过用户子程序HETVAL把Sp ringer热化学模型嵌入到ABAQUS有限元中，采用接触模型和变约束方法处理缠绕固化过程中的动态约束问题。利用该数值计算方法研究缠绕速率对固化反应中温度场和固化度分布的影响，结果发现缠绕速度对温度场和固化反应都会产生很大影响。速度快时缠绕结构内部温度场较缠绕速度慢时要低，从而导致缠绕速度快时的固化反应不充分。

       由于纤维缠绕复合材料结构具有比强度大、比刚度高、容易成型等诸多优点，在火箭发动机壳体、鱼雷发射管、压力容器、玻璃钢管等结构中得到日益广泛的应用。随着缠绕技术的不断提高，缠绕结构已不再局限于以往的圆筒型或回转体型结构，因而其应用范围又得到了进一步的拓宽，例如，飞机机身（全复合材料小型飞机）、直升机旋翼、机头雷达罩、轻型飞机的座舱框架和高性能战斗机的S形进气道等复杂形体也已经开始应用缠绕复合材料。另外由于缠绕复合材料与金属材料的损伤与破坏机理不同，纤维增强复合材料圆柱壳具有稳定的渐进破坏模式，损伤是逐步累积过程，因此可以把纤维缠绕复合材料作为缓冲结构，所以纤维增强复合材料作为缓冲吸能材料是近年来发展起来的另一个应用方向。在纤维缠绕过程中，固化制度直接影响树脂基体的固化程度和缠绕复合材料结构的强度。

       基于Springer热化学模型，提出一种用于研究缠绕复合材料圆筒结构固化过程的数值模拟方法，通过用户子程序HEIVAL把Sp ringer热化学模型嵌入到ABAQUS中，采用接触模型和变约束方法处理缠绕过程中的动态约束问题，利用该数值方法研究缠绕速率对固化反应过程中温度场和固化度分布的影响。

资料下载：   纤维缠绕复合材料固化工艺过程数值研究.pdf