發(fā)布時間：2020-06-24 22:28

【摘要】：樹脂基復合材料以其較高的比強度、比模量以及較強的可設計性等特點廣泛應用于航空航天領域中。先進樹脂基復合材料的用量已經(jīng)成為衡量航空器先進性的重要標志。熱固化成型作為樹脂基復合材料成型的主要方式,固化工藝在很大程度上決定了復合材料構件的質量和性能。樹脂基復合材料在固化過程中,由于受到環(huán)境因素、材料的熱脹冷縮、樹脂的固化收縮以及和模具的相互作用等因素的影響,材料內部會形成復雜的溫度場,導致復合材料固化不均勻,從而產(chǎn)生殘余應力,構件在固化結束脫模后由于殘余應力的作用產(chǎn)生固化變形,嚴重影響構件的質量和幾何精度。因此,研究復合材料的固化變形對提高產(chǎn)品質量和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。本文基于熱補儀固化工藝,建立了樹脂基復合材料熱固化物理模型。根據(jù)固化動力學、傳熱學和彈性力學等理論建立了計算復合材料熱固化過程中各場變量的數(shù)學模型。計算了層合板的溫度場和固化度場,并且通過和參考文獻中的實驗結果對比驗證了熱傳導和固化動力學模型的可行性和精度。計算了在固化過程中層合板上表面采用不同的熱邊界條件對不同厚度層合板固化過程的影響,計算結果表明:層合板上表面采用定溫邊界條件時,層合板峰值溫度和溫度梯度最低;層合板上表面采用絕熱邊界條件時,峰值溫度和溫度梯度最高;層合板厚度越大,峰值溫度越高,溫度梯度越大。計算了在是否考慮模具-構件相互作用情況下C型構件的固化變形量,結果表明當考慮模具的導熱和熱膨脹作用時計算結果更加接近實驗值。計算了固化工藝參數(shù)和復合材料性能參數(shù)對C型構件固化變形的影響,計算結果表明:樹脂固化收縮率和纖維體積分數(shù)對復合材料C型構件變形影響較大,樹脂的固化收縮率越高,構件的固化變形越大,固化收縮率與固化變形呈線性正相關;復合材料的纖維體積分數(shù)越大,構件的固化變形越小;隨著固化溫度的增加、升溫和降溫速率的提高,構件的固化變形略微增大,但總體影響較小。根據(jù)C型構件的固化變形參數(shù),提出了對模具形面進行補償優(yōu)化的方法,通過數(shù)值計算發(fā)現(xiàn)該補償方法能夠明顯的降低構件的固化變形。
【學位授予單位】：中國民用航空飛行學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V258;TB33
【圖文】：

圖 1.2 波音 787 飛機的機身材料分布以及材料所占比重但是復合材料也存在一些缺點，如材料的工藝穩(wěn)定性差、材料性能分散性大()、抗沖擊能力低和層間剪切強度差等[7]，所以需要根據(jù)復合材料構件的特點對

熱補儀面板(a)和固化程序編輯界面(b)

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 吳國清;潘英才;張宗科;黃正;;超輕纖維金屬層合板的研究進展[J];航空制造技術;2016年Z2期

2 程小全,趙龍,張怡寧;縫合復合材料可用性——簡單層合板的基本性能[J];北京航空航天大學學報;2003年11期

3 陳綱,桂良進,酈正能,寇長河;縫紉層合板低速沖擊損傷有限元分析[J];航空學報;2002年01期

4 何陵輝;層合板應力的一種簡單計算方法[J];復合材料學報;1994年03期

5 郭吉坦;;用變分原理推導復合材料薄層合板的非線性彎曲方程[J];大連鐵道學院學報;1987年03期

6 黃黔;雜交能變分原理及層合板三維理論的基礎——分析復合材料層間應力的新方法[J];應用數(shù)學和力學;1988年07期

7 單輝祖,楊乃文;用解析-數(shù)值混合法分析層合板的孔邊應力[J];航空學報;1988年01期

8 李實,唐羽章;〔0_m/90_n〕_s層合板最大承載能力預測[J];宇航材料工藝;1988年04期

9 王穎堅;離散罰函數(shù)法在層合板穩(wěn)定性計算中的應用[J];力學與實踐;1988年03期

10 袁龍江,王興業(yè);[0/90]s層合板雙軸載荷強度特性研究[J];固體火箭技術;1988年02期

相關會議論文 前10條

1 周曄欣;黃爭鳴;;新的極限強度判據(jù)和剛度衰減對橋聯(lián)理論模擬層合板精度的改善[A];復合材料力學的現(xiàn)代進展與工程應用——全國復合材料力學研討會論文集[C];2007年

2 張培偉;熊峰;王東平;;雙向編織碳纖維層合板的振動破壞[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

3 宮文然;陳金龍;;含分層損傷復合材料(CFRP)層合板結構屈曲和后屈曲力學行為研究[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

4 黃堯;龍連春;;激光燒蝕碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料層合板的數(shù)值模擬[A];北京力學會第21屆學術年會暨北京振動工程學會第22屆學術年會論文集[C];2015年

5 卿尚波;晏麓暉;;纖維層合板抗彈性能數(shù)值模擬分析[A];第18屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅲ冊[C];2009年

6 杜萌;耿謙;李躍明;;考慮溫度梯度效應層合板的動態(tài)特性研究[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

7 蘇羅丹;楊慶生;;基于內聚力模型的金屬層合板復合材料損傷分析[A];北京力學會第18屆學術年會論文集[C];2012年

8 王建國;郭琳;;簡支壓電壓磁層合板問題的分析[A];第十二屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅰ冊[C];2003年

9 程小全;邵世綱;鄒健;張紀奎;酈正能;;含孔縫紉層合板拉—拉疲勞性能的試驗研究[A];提高全民科學素質、建設創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集（下冊）[C];2006年

10 姜舜;趙耀;;纖維金屬混雜層合板拉伸強度分析[A];中國鋼結構協(xié)會海洋鋼結構分會2010年學術會議暨第六屆理事會第三次會議論文集[C];2010年

相關博士學位論文 前10條

1 宋丹龍;CFRP結構干涉連接區(qū)域損傷萌生機理與控制方法研究[D];西北工業(yè)大學;2016年

2 聶慧慧;Al/Mg/Al層合板的微觀組織結構和熱變形行為[D];太原理工大學;2017年

3 宮文然;含分層損傷復合材料（CFRP）層合板結構屈曲和后屈曲力學行為研究[D];天津大學;2015年

4 王向陽;復合材料層合板結構的可靠性優(yōu)化和魯棒優(yōu)化研究[D];華中科技大學;2004年

5 謝昱;層合板的應力分析及其剝離[D];清華大學;1988年

6 王丹勇;層合板接頭損傷失效與疲勞壽命研究[D];南京航空航天大學;2006年

7 田爽;玻璃纖維增強鋁合金層合板低速沖擊損傷特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

8 辛士紅;纖維增強樹脂基復合材料層合板抗侵徹性能數(shù)值模擬研究[D];中國科學技術大學;2015年

9 王曉丹;滿足層間連續(xù)條件的層合板理論及其準確和高效的板單元[D];天津大學;2015年

10 白士剛;玻璃纖維增強鋁合金層合板疲勞裂紋擴展的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 包正_";熱固性樹脂基復合材料構件的固化變形仿真研究[D];中國民用航空飛行學院;2019年

2 黃鴻波;編織碳纖維層合板組分材料損傷和界面強度研究[D];天津理工大學;2019年

3 孫振輝;雙面膠接修補CFRP層合板結構抗沖擊性能的影響因素研究[D];鄭州大學;2019年

4 張曉瑩;連接形式對GLARE層合板連接結構振動特性影響的分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

5 彭佳琦;熱聲載荷下螺栓連接復合材料壁板非線性振動響應分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

6 鞠珊珊;玄武巖纖維增強金屬層合板的制備及其性能優(yōu)化研究[D];吉林大學;2018年

7 李思可;復合材料彈箱的沖擊作用工況及應力分析[D];南京理工大學;2018年

8 夏飛;基于一階剪切理論的分層復合材料濕熱屈曲的多尺度分析[D];暨南大學;2018年

9 劉衍峰;沉頭螺栓與GLARE層合板連接結構面外拉脫力學性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

10 何明昌;薄鋪層層合板的力學性能及損傷破壞模式研究[D];國防科學技術大學;2016年

本文編號：2728443