通過(guò)不同的方法測(cè)試5429樹(shù)脂及ZT7H/5429復(fù)合材料固化后的彈性模量、密度、泊松比、熱傳導(dǎo)系數(shù)等材料物性參數(shù),基于5429樹(shù)脂固化度與化學(xué)收縮應(yīng)變的關(guān)系表達(dá)式,推導(dǎo)出5429粘流態(tài)和粘彈態(tài)的密度、彈性模量與固化度的關(guān)系表達(dá)式。據(jù)此建立了包含熱傳導(dǎo)模型、固化動(dòng)力學(xué)模型、殘余應(yīng)力模型的含金屬網(wǎng)復(fù)合膜的ZT7H/5429復(fù)合材料整個(gè)固化過(guò)程的三維有限元分析模型。使用該模型對(duì)ZT7H/5429固化過(guò)程中溫度場(chǎng)和固化度的分布進(jìn)行計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了該三維有限元分析模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)J-403C對(duì)ZT7H/5429復(fù)合材料平板固化變形的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明,增加鋪層厚度、調(diào)整鋪層順序能夠有效降低金屬網(wǎng)復(fù)合膜對(duì)ZT7H/5429復(fù)合材料平板固化變形的影響,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果的誤差不大于5%,再次證明了模型的有效性。 

【文章來(lái)源】：復(fù)合材料科學(xué)與工程. 2020,(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

DSC測(cè)試ZT7H/5429復(fù)合材料比熱容

從圖2中可以看出,厚度低于3 mm的平板在不同的升溫速率條件(分別為1 k、3 k、5 k)下,溫度分布仍然比較均勻,可見(jiàn)對(duì)于薄板類(lèi)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),升溫速率對(duì)平板內(nèi)部的溫度分布影響很小,幾乎可以忽略不計(jì)。選取3 mm中心位置使用K型鎳鉻-鎳硅絲熱電偶進(jìn)行固化過(guò)程溫度監(jiān)控,并與模擬試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。同時(shí),將其中心位置的固化度與文獻(xiàn)[10]的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,詳見(jiàn)圖3。從圖中可以看出,在3 mm厚的薄板結(jié)構(gòu)中,溫度和固化度曲線的模擬值與試驗(yàn)結(jié)果基本一致,這表明使用所建的三維有限元分析模型模擬ZT7H/5429復(fù)合材料的固化過(guò)程是可靠的。

從表4中可以看出,不含J-403C的ZT7H/5429復(fù)合材料的變形量非常小,可見(jiàn)J-403C是引起1 mm厚ZT7H/5429復(fù)合材料平板固化變形的主要原因,本文使用的三維有限元分析模型也表明,無(wú)J-403C時(shí),1 mm厚的ZT7H/5429復(fù)合材料的變形量為0.28 mm(見(jiàn)圖5),與實(shí)測(cè)值的誤差為7%,充分表明了分析模型的可靠性。由于J-403C帶來(lái)的固化變形對(duì)一體化成型ZT7H/5429薄壁復(fù)合材料的應(yīng)用帶來(lái)了一定的影響,如在裝配過(guò)程中產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力,影響飛行器的氣動(dòng)外形等。為了抑制J-403C所帶來(lái)的不利影響,使用本文的數(shù)值模擬計(jì)算研究了厚度、鋪層順序?qū)?fù)合材料固化變形的影響,并制造部分試驗(yàn)件對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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