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纤维缠绕复合材料固化工艺过程数值研究.pdf
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热固性复合材料层合板固化过程有限元数值模拟
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&&基​于​固​化​过​程​控​制​方​程​和​A​B​A​Q​U​S​软​件​平​台​建​立​了​有​限​元​分​析​模​型​。​数​值​模​
​
​拟​了​热​固​性​树​脂​基​纤​维​增​强​复​合​材​料​固​化​过​程​中​热​传​导​、​固​化​放​热​、​树​脂​流​动​、​固​化​收​缩​以​
​
​及​固​化​变​形​等​一​系​列​复​杂​的​物​理​和​化​学​变​化​过​程​,​并​通​过​具​体​的​算​例​验​证​了​该​有​限​元​方​法​和​
​
​所​编​程​序​的​可​行​性​与​有​效​性​。
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第28卷 第2期 航空材料学报 VoL28．No．2 OFAERONAUTICALMATERIALS 2008
2008年4月 JOURNAL April 复合材料层板固化全过程残余应变／ 应力的数值模拟 胡照会，
王荣国， 赫晓东，
杜善义 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨150001 摘要：采用商业软件对带有铝板的复合材料层板固化全过程残余应变／应力进行数值模拟计算。在固化过程的模 拟中，应用有限元法计算复合材料层板热一化学模型，有限差分法计算固化动力学模型，通过设置较小的时间步实 现求解两个模型强耦合的关系。在残余应力数值模拟中，化学收缩引起的应变在每一计算步以初始应变施加在复 合材料结构上。基于以上技术，对带有铝合金的复合材料层板固化全过程残余应变／应力演化进行数值模拟，并分 析纤维方向和垂直纤维方向复合材料的残余应变／应力演化历程。通过与试验中层板曲率的比较，验证文中模型 计算的准确性。 关键词：残余应变／应力；耦合；初始应变；约束 中图分类号：V214．8 文献标识码：A 先进复合材料因高强度比，重量轻，可设计性使 程，应用有限元法计算复合材料热-化学模型，通过
其在航天航空中广泛应用。复合材料经常和金属材 设置小的时间步实现固化模拟中热一化学方程与固
料一同使用，例如，复合材料导弹弹翼中需要加入钛 化动力学方程的强耦合过程。借助热弹性理论，将
合金骨架，蜂窝夹层结构中的复合材料蒙皮和铝蜂 固化计算得到温度场以体荷载方式施加计算热的残
窝，金属内衬纤维缠绕复合材料压力容器等。固化 余应力，并将化学收缩引起的应变以初始应变在每
成型过程是复合材料高性能形成的一个关键阶段， 一计算步施加，这样就可以利用现有的商业软件对
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