摘要：利用固化动力学模型对20mm厚度和3mm厚度的ZT7H/5429碳纤维复合材料层合板进行了固化模拟,在固化过程中,20mm厚度平板出现了温度峰值,中心温度与表面温度差不超过6℃,3mm平板温度分布均匀,温度历程与热压罐工艺温度基本一致。利用简化的温度场和等效热膨胀系数对60°和90°拐角的V型基准试件进行了固化变形模拟,并进行了V型基准试件的固化试验。60°和90°拐角试件的固化回弹角的模拟值分别为1.58°和1.18°,试验测得的回弹角的平均值分别为1.59°和1.11°。对V型复合材料蒙皮构件进行了固化变形模拟,并得到了补偿过的工装型面,在该工装上成型的试件与设计形状基本一致。

摘要：采用整体-子模块化方法建立了描述复合材料固化全过程的三维有限元模型。以L形层合板为例,分析了固化工艺、结构设计和模具等因素对固化变形的影响方式和程度。数值模拟结果表明:升温速率和对流换热系数通过改变峰值温度影响回弹角,固化压力通过改变树脂分布和含量影响回弹角;铺层方向引起的结构力学性能的变化是回弹角差异较大的主要原因,厚度对固化变形的影响需考虑其对峰值温度和结构刚度变化两方面因素的综合影响,拐角半径的变化对固化变形的影响较小;模具形式通过改变树脂分布梯度和模具对结构的作用力位置影响回弹角,模具材料和形式的选择对于固化变形控制具有重要意义。

摘要：目的:固化变形问题是纤维增强复合材料结构件固化成形及应用过程中的一大阻碍。本文旨在综述引起固化变形的原因和机理,归纳和评价固化变形的控制方法,以及指出目前存在的问题与不足。方法:1.通过对国内外文献的大量阅读与分析,得到固化变形问题的产生机理及近年来的研究进展;2.通过对该领域论文的分类和归纳,总结出固化变形的主要控制策略,并分类讨论每项策略的控制措施。结论:1.固化变形的产生机理主要有热变形、化学收缩变形和模具作用3种。2.本文归纳了固化变形的五类控制方法:模具补偿、固化工艺优化、结构件优化设计、模具接触面优化以及开发新方法。3.针对各控制策略的优点,本文分析和总结了它们的适用场合以及控制效果。4.在固化变形的研究方面,目前仍然存在许多问题与不足。

摘要：为了评价不同固化本构模型,建立了预测复合材料构件残余应力/应变和固化变形的三维数值模型。该模型由热化学分析模块和热力分析模块构成,考虑了热化学耦合、材料性能的各向异性、化学收缩及黏弹性等因素。基于线弹性、黏弹性和Path-dependent三种典型的本构模型,预测了构件的残余应力/应变及固化变形。通过与试验结果对比,验证了所建数值模型的有效性,并重点研究了不同本构模型的适用性。结果表明,黏弹性本构模型最佳,对构件的残余应力/应变及固化变形的预测结果均较好;Path-dependent本构模型次之,对构件的残余应变和固化变形的预测结果较好,但对构件的残余应力的预测结果稍差;线弹性本构模型最差,除了对构件的残余应变和较薄构件的固化变形的预测结果较好外,其他预测结果都较差。

摘要：通过分析固化过程中热、化学收缩及材料性能之间的多场耦合,建立了复合材料固化变形的三维数值仿真模型。预测结果与试验结果的对比,证明了所建模型具有较高的计算精度。基于所建模型,研究了剪滞效应的机理及影响,结果表明:剪滞效应随着构件厚度的增大而增强,但构件转角半径对剪滞效应的影响很小;剪滞效应是影响构件固化变形的一个重要因素,构件固化变形随着剪滞效应的增强而减小。

摘要：碳纤维树脂基复合材料(CFRP)构件的固化变形直接影响构件装配后的力学性能及服役寿命。现阶段采用的修模、结构优化等固化变形控制方法存在工艺周期长,迭代成本高等问题。微波加热和自阻电热等选择性加热方法有潜力实现固化温度场的精准调控,进而通过构造不均匀温度场产生热应力来对冲原有的固化变形。针对如何构造不均匀温度场这一典型反问题,推导并定义出近“零应力”等效温度场,原理上可对冲构件脱模前的残余应力场实现近“零应力”固化,从而抑制脱模后的固化变形。针对实际固化温度工艺约束,设计了自适应压缩分割算法对理论等效温度场进行近似分区。在典型双曲面零件和回转体零件上进行了初步验证,相比于传统的等温固化工艺,固化变形和残余应力均减少了近50%;相比于仅考虑固化变形的温度工艺优化方法,固化变形和残余应力均减少了近15%。

摘要：加筋壁板是复合材料飞行器主承力构件的主要结构形式,通过复合材料铺层参数设计可以有效优化壁板的强度,但铺层参数的变化也会影响壁板的固化变形。因此,复合材料加筋壁板铺层设计过程中需要综合考虑整体强度和固化变形。本文针对复合材料加筋壁板结构,建立了失效分析模型和固化变形分析模型;基于实验设计方法、NSGA-II遗传算法以及上述分析模型,建立了综合考虑强度与固化变形的加筋壁板铺层优化方法。优化结果显示复合材料加筋壁板在强度提高的同时,固化变形显著降低。

摘要：准确预测和控制变刚度结构的固化变形是合理进行变刚度设计的关键环节,复合材料结构的固化变形不仅会影响结构的刚度强度特性、同时会对结构的装配性能产生影响。基于自动铺放技术,提出面向过程的丝束-路径-面板多级三维变刚度有限元模型算法。结合Kamal自催化固化动力学模型和广义Maxwell黏弹性本构模型进行热-化学-力多场耦合分析,计算固化过程中结构内部温度场、固化度场和残余应力场的变化,最终得到变刚度层合板的固化变形特性。通过参数化分析,研究了自动铺放过程中轨迹控制参数T_(0)、T_(1)和覆盖法则对结构固化变形产生的影响。研究结果表明:T_(0)=45°时,当T_(1)T_(0),变刚度结构的固化变形随着的增大而减小。100%覆盖法则有效减小结构的固化变形,而0%覆盖法则使固化变形增大。本文提出的方法可以有效预测工艺参数对变刚度结构固化变形的影响。

摘要：引入反映铺层顺序的代理模型,通过数值实验计算了不同铺层顺序下结构的铺层顺序参数,失稳特征值和固化变形大小,在此基础上分别构造了固化变形和失稳特征值对铺层顺序参数的响应面模型,并根据所得响应面模型优化得到最优的铺层顺序参数,再通过铺层顺序的反向设计得到实际的铺层顺序。结果表明:在满足结构稳定性约束条件下,通过铺层顺序优化可以减小固化变形大小,基于代理模型的铺层顺序优化方法可以显著提高铺层顺序的优化设计效率。

摘要：针对共固化成型的复合材料加筋壁板,建立了固化变形模拟计算流程,并开展了T800碳纤维/环氧树脂复合材料工形加筋壁板的固化变形预测,数值预测结果与试验测试结果吻合较好,验证了计算方法的合理性;基于模拟计算,进一步分析了温度工艺参数包括升/降温速率、保温时间等以及结构尺寸参数包括长桁宽度、高度和圆角半径等对加筋壁板固化变形的影响规律,从工艺设计和结构设计角度为共固化成型加筋壁板的固化变形控制提供指导和依据。