采用有限元方法,構(gòu)建了3234/T300B復(fù)合材料層合板固化過(guò)程的物理模型以及數(shù)學(xué)模型。對(duì)不同對(duì)流換熱條件下層合板固化時(shí)的溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了不同對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)層合板固化階段的熱應(yīng)力以及固化后殘余熱應(yīng)力的影響。結(jié)果表明:上表面施加的對(duì)流換熱系數(shù)越大,固化過(guò)程升溫階段層合板內(nèi)部的熱應(yīng)力越小,固化殘余熱應(yīng)力顯著減小。當(dāng)施加的對(duì)流換熱系數(shù)由5 W/(m~2·K)增大到10 W/(m~2·K)時(shí),溫度和熱應(yīng)力的下降幅度最大。研究表明通過(guò)引入對(duì)流換熱條件來(lái)減小固化過(guò)程升溫階段層合板熱應(yīng)力以及固化殘余應(yīng)力是可行的,也為優(yōu)化熱風(fēng)槍固化方法提供了參數(shù)依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：復(fù)合材料科學(xué)與工程. 2020年01期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

固化工藝溫度曲線

本文基于有限元方法,采用CTD8T溫度-位移耦合單元計(jì)算層合板在固化過(guò)程中的溫度與熱應(yīng)力。為了保證結(jié)果的合理性,需要驗(yàn)證模型是否正確。因此參照文獻(xiàn)[11]中3234/T300B層合板的固化工藝參數(shù)進(jìn)行了固化過(guò)程的數(shù)值模擬,并與文獻(xiàn)中同一工況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較。對(duì)比結(jié)果如圖3所示。由圖中可知仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本相同,證明了本文的計(jì)算模型以及方法的正確性。5 結(jié)果和討論

圖6所示為層合板上表面賦予對(duì)流換熱邊界條件時(shí)中心節(jié)點(diǎn)N662在升溫及保溫階段時(shí)的部分溫度-時(shí)間曲線。由圖中數(shù)據(jù)可知層合板中心點(diǎn)峰值溫度發(fā)生變化。這是因?yàn)殡S著層合板上表面加載的膜系數(shù)增大,層合板向外界空氣傳遞的熱量增多,因此中心點(diǎn)峰值溫度不斷降低。隨著對(duì)流換熱條件的改變,向外傳遞的熱量因膜系數(shù)的增大而趨近飽和,因此溫度峰值降低的幅度減小。圖7所示為中心節(jié)點(diǎn)N662在升溫及保溫階段的熱應(yīng)力-時(shí)間歷程曲線。由圖7可以看出,無(wú)論膜系數(shù)的大小如何變化,溫度峰值出現(xiàn)的時(shí)刻與熱應(yīng)力峰值出現(xiàn)的時(shí)刻基本一致。在進(jìn)入保溫階段后,不同對(duì)流換熱條件下的熱應(yīng)力值基本一致。引入與空氣的對(duì)流換熱,對(duì)于減小層合板的溫度峰值和升溫?zé)釕?yīng)力有積極作用。在保溫階段,熱應(yīng)力大小基本不受膜系數(shù)的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同修補(bǔ)工藝下的大厚度樹(shù)脂基復(fù)合材料修補(bǔ)片熱應(yīng)力[J]. 陳淑仙,田秋實(shí),包正弢,顧威.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2018(10)
[2]熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料固化變形解析預(yù)測(cè)研究進(jìn)展[J]. 丁安心,王繼輝,倪愛(ài)清,孫亮亮,李書(shū)欣.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2018(06)
[3]升溫速率對(duì)復(fù)合材料修補(bǔ)片固化過(guò)程熱應(yīng)力的影響[J]. 李世林,陳淑仙,田秋實(shí),梁振宇.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2018(02)
[4]不同降溫速率條件下復(fù)合材料修補(bǔ)片固化溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力分析[J]. 田秋實(shí),唐慶如,王淵濤,陳淑仙.  硅酸鹽通報(bào). 2015(S1)
[5]梯度復(fù)合材料熱應(yīng)力有限元分析[J]. 范世通,湯海波,張述泉,王華明.  熱加工工藝. 2012(04)
[6]樹(shù)脂基復(fù)合材料制造過(guò)程溫度變化模擬研究[J]. 陳祥寶,邢麗英,周正剛.  航空材料學(xué)報(bào). 2009(02)
[7]復(fù)合材料固化過(guò)程中溫度及應(yīng)變場(chǎng)分布的解析解[J]. 李君,姚學(xué)鋒,劉應(yīng)華,寇哲君,戴棣.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)網(wǎng)絡(luò).預(yù)覽. 2009(05)
[8]樹(shù)脂比熱容對(duì)復(fù)合材料固化過(guò)程數(shù)值模擬的影響[J]. 閻勇,莊茁,周正剛,張寶艷,陳祥寶,邢麗英.  航空材料學(xué)報(bào). 2006(02)
[9]復(fù)合材料層合板固化過(guò)程的數(shù)值模擬[J]. 陳浩然,楊正林,唐立民.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 1998(03)

博士論文
[1]熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的固化變形數(shù)值模擬[D]. 王曉霞.山東大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2930204