分析了
复合材料热固化过程中各种复杂的物理化学变化之间的相互影响,在此基础上建立了复合
材料同化过程数值模拟和同化变形预测的三维有限元分析模型。采用整体子模块方法将同化过程分为热化学、流动压实和应力变形三个相对独立的子模块。热化学模块的控制方程基于Fouricr热传导方程和
树脂固化动力学方程建立,解决了温度和固化度之间的强耦合问题。流动压实模块的控制方程基于Darcy定律和有效应力原理建立,反映了树脂流动和纤维网络紧密压实之间的流同耦合关系。应力变形模块建立了考虑热载荷和固化收缩载荷时复合材料层合板的有限元方程。各模块之间的相互作用通过它们之间的数据交换来实现,以树脂在固化过程中的凝胶点和玻璃化转化点为判断依据确定是否运行各模块及其子程序。典型结构的计算结果与实验对比验证了本文三维有限元模型的有效性。
复合材料在固化过程中产生的变形是其成本高居不下和质量不稳定的主要原因之一。随着复合材料结构整体化程度的日益提高,依靠传统的经验和小尺寸试件试验方法难以从根本上解决目前生产中存在的质量问题。采用数值模拟方法研究复合材料结构固化过程和预测固化变形,对于缩短研制周期,降低生产成本,实现复合材料结构的整体化和设计/制造一体化具有重要意义。
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热固性复合材料固化过程三维有限元模拟和变形预测.pdf