连续纤维增强热塑性复合材料构件增材制造工艺力学及机制的多尺度模拟研究进展

作     者：燕鑫 王莘儒 刘思琴 常保宁 刘斐 祝颖丹 张武翔 丁希仑 YAN Xin;WANG Shenru;LIU Siqin;CHANG Baoning;LIU Fei;ZHU Yingdan;ZHANG Wuxiang;DING Xilun

作者机构：北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 

基　　金：国家自然科学基金(12372106,52205003) 浙江省自然科学基金(LD22E050011) 宁波市科技创新2025重大专项(2022Z070,2023Z054) 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年第41卷第9期

页      码：4502-4517页

摘      要：连续纤维增强热塑性复合材料由于优异的力学和化学性能,具有广阔的应用前景。针对高性能复杂结构零件自动化制造需求,以自动铺放及连续纤维3D打印成型技术为代表的连续纤维增强热塑性复合材料的增材制造技术引起广泛关注。增材制造过程是一个包含多尺度、多物理场的复杂过程,工艺机制尚不明确,且热塑性聚合物具有熔点高、黏度大等特性,增大了加工难度,成型工艺控制极具挑战。由于成型过程包含一系列力学问题,采用多尺度工艺力学仿真,结合理论与实验研究可以构建成型工艺参数及成型工艺质量之间的关联,为优化工艺参数设计和装备模块设计提供理论支持。多尺度模拟工艺力学及机制研究涉及到对各类复杂物理现象的理解和捕捉,算法种类繁杂,模型构建难度大,使得多尺度工艺力学建模颇具挑战性。本文总结了近年来不同尺度模拟方法在自动铺放及连续纤维3D打印等连续纤维增强热塑性复合材料工艺机制研究方面的进展,并对未来的发展方向及应用前景进行了分析和展望。

主 题 词：连续纤维增强热塑性复合材料 增材制造 工艺力学 工艺机制 多尺度仿真 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

D　O　I：10.13801/j.cnki.fhclxb.20240722.005

馆 藏 号：203144011...