發(fā)布時間：2021-08-12 17:21

　　基于有限元分析方法,對熱壓罐成型衛(wèi)星貯箱安裝板復(fù)合材料蒙皮熱應(yīng)力工藝設(shè)計方案進行仿真分析,研究了預(yù)浸料鋪層區(qū)域、均壓板結(jié)構(gòu)、固化溫度等工藝參數(shù)對蒙皮熱應(yīng)力的影響。結(jié)果表明,在均壓板開孔結(jié)構(gòu)不變,當(dāng)預(yù)浸料鋪層方法從整體鋪層轉(zhuǎn)變?yōu)殚_孔鋪層,最大壓縮熱應(yīng)力為-393.7MPa,增加了3.8%;最大拉伸熱應(yīng)力為87.9MPa,降低了62.9%。保持均壓板開孔結(jié)構(gòu)-預(yù)浸料開孔鋪層不變,當(dāng)固化最高溫度從180℃降低到120℃,最大壓縮熱應(yīng)力為-250.5MPa,最大拉伸熱應(yīng)力為55.9MPa,最大壓縮應(yīng)力和拉伸應(yīng)力均降低了36.3%。降低固化溫度顯著降低熱應(yīng)力,并通過實驗驗證了分析結(jié)果。 

【文章來源】：材料科學(xué)與工程學(xué)報. 2020,38(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

蒙皮外形尺寸

產(chǎn)品采用熱壓罐工藝固化，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定及提高產(chǎn)品表觀質(zhì)量，熱壓罐工藝需要設(shè)計均壓板以及輔助層，蒙皮熱壓罐工藝設(shè)計如圖2所示。按照蒙皮熱壓罐工藝設(shè)計完成鋪層及真空袋制作，復(fù)合材料蒙皮放置到熱壓罐中并按照一定的固化制度進行固化。升溫加壓階段，使得復(fù)合材料樹脂發(fā)生緊密交聯(lián)固化成固態(tài)，同時模具與均壓板受熱膨脹。降溫降壓階段，復(fù)合材料隨模具和均壓板按照一定的冷卻速度從固化溫度逐漸冷卻到室溫，復(fù)合材料蒙皮與模具以及均壓板發(fā)生冷卻收縮。

在均壓板開孔，預(yù)浸料整體鋪層條件下，由于真空袋加壓不均勻，均壓板圓孔邊界位置出現(xiàn)固化臺階，圓孔內(nèi)復(fù)合材料厚度根據(jù)研制厚度設(shè)計為0.5mm，其他條件下復(fù)合材料厚度為0.4mm。由于成型時固化參數(shù)為180℃保溫3h，則固化溫度冷卻區(qū)間為180℃至20℃。根據(jù)固化過程進行簡化建模，由于復(fù)合材料界面存在膠接，邊界條件為模具四周固支（ENCASTRE），復(fù)合材料與模具、復(fù)合材料與均壓板之間均采用綁定約束（TIE）。模具、復(fù)合材料、均壓板的網(wǎng)格劃分均采用六面體三維減縮積分單元（C3D8R），預(yù)浸料整體鋪層和預(yù)浸料開孔鋪層的有限元模型網(wǎng)格劃分如圖3所示。3 蒙皮均壓板設(shè)計

【參考文獻】：
期刊論文
[1]天線反射器復(fù)合材料輕量化研究[J]. 董曉陽,郭金海,吳文平,史文鋒,陳浩然.  宇航材料工藝. 2017(04)
[2]復(fù)合材料層合板熱-力作用下的失效研究[J]. 龍連春,侯劍南,王兆坤,白健.  宇航總體技術(shù). 2017(02)
[3]先進復(fù)合材料熱壓罐成型固化仿真技術(shù)研究進展[J]. 李艷霞.  航空制造技術(shù). 2016(15)
[4]數(shù)值模擬技術(shù)在熱壓罐工藝中的應(yīng)用[J]. 徐鵬,晏冬秀,楊青,賈麗杰,魏冉,孫晶晶.  航空制造技術(shù). 2016(13)
[5]大型復(fù)合材料構(gòu)件熱壓罐成型溫度分析與均勻性改善研究[J]. 林家冠,楊睿,王廷霞,詹東.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2015(05)
[6]復(fù)合材料熱壓罐固化設(shè)計的數(shù)值模擬[J]. 李彩林.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2014(11)
[7]復(fù)合材料層合板寬度尺寸效應(yīng)的混合模型[J]. 沈浩杰,姚衛(wèi)星,吳義韜.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2014(03)
[8]復(fù)合材料薄層板常溫固化翹曲分析[J]. 管旭,張洛明,張軍.  工程塑料應(yīng)用. 2011(12)
[9]模具對熱固性樹脂基復(fù)合材料固化變形的影響[J]. 岳廣全,張博明,杜善義,戴福洪.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2010(05)
[10]復(fù)合材料固化過程中溫度及應(yīng)變場分布的解析解[J]. 李君,姚學(xué)鋒,劉應(yīng)華,寇哲君,戴棣.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2009(05)



本文編號：3338744