摘要：热塑性复合材料预制体的赋形质量直接影响结构件的制造质量。由于热塑性基体具有较高的熔融温度和黏度,赋形工艺温度设计不合理会导致褶皱等赋形缺陷,给热塑性复合材料结构高质量成型带来了挑战。现有的热塑性预浸料热成型研究主要基于连续介质力学、离散元、半离散元法,通过建立多机制耦合的本构模型分析热塑性预浸料的各向异性大变形行为,未充分考虑工艺调控对赋形宏观变形过程中褶皱缺陷的影响。发展了一种热塑性预浸料宽温域赋形褶皱缺陷仿真方法。通过表征热塑性机织物预浸料在不同温度、载荷下的力学性能,获取宽温域热塑性预浸料本构参数,基于非正交本构模型,提出了温度对热塑性预浸料赋形褶皱缺陷的作用规律,揭示了赋形过程中宽温域褶皱缺陷的变形机制,获得了赋形温度优化调控方案。研究结果表明:褶皱缺陷的萌生和演化过程由不同温度下的面内剪切和压缩变形行为共同影响,预浸料的褶皱缺陷变形程度随温度的增加而减弱,非正交本构模型的模拟结果与实验结果基本一致。

摘要：在复合材料成型过程中,预浸料/预浸料和预浸料/模具之间的摩擦滑移行为会导致褶皱、孔隙等缺陷,严重影响构件力学性能。然而复杂构件成型过程中预浸料层间摩擦行为影响因素众多,现有理论模型涵盖的工艺参数有限,导致成型工艺仿真精度低,无法满足高质量成型要求。本文设计了面向多工艺参数的碳纤维预浸料摩擦试验方法,研究了速率、法向力、黏度、表面粗糙度、接触材料、纤维方向等工艺参数对摩擦系数的影响规律,以典型纤维方向0°/45°/90°为例,揭示了不同纤维方向的界面摩擦机制。为实现多工艺参数下摩擦系数的快速、准确预示,建立了基于支持向量回归(SVR)的预浸料摩擦系数预示模型。开展相对纤维方向为[30°/0°]和[60°/0°]的预浸料/预浸料界面摩擦系数的试验和预测,两者偏差小于9%。