本文關(guān)鍵詞：樹脂基復(fù)合材料修補(bǔ)片固化過程中的溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力分析

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【摘要】：復(fù)合材料具有重量輕、比剛度大、彈性優(yōu)良、強(qiáng)度高、抗疲勞性能好、加工成型方便及可設(shè)計(jì)性能好等優(yōu)點(diǎn),歷經(jīng)多年發(fā)展,最初作為次承力結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料逐漸發(fā)展應(yīng)用到了現(xiàn)在的主承力結(jié)構(gòu)上。復(fù)合材料成型的方法有很多,熱固化成型是其主要方式之一。在樹脂基復(fù)合材料修補(bǔ)片固化過程中,外部環(huán)境溫度的變化和內(nèi)部固化反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)熱相互耦合,使修補(bǔ)片內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的溫度分布和變化,這種復(fù)雜的溫度場(chǎng)對(duì)復(fù)合材料固化的均勻性和材料內(nèi)部的熱應(yīng)力都會(huì)產(chǎn)生影響,從而影響其固化質(zhì)量。 本文以3234/T300B樹脂基復(fù)合材料為研究對(duì)象,研究了熱補(bǔ)儀加熱固化條件下樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸料修補(bǔ)片在不同固化階段的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力變化和分布規(guī)律。研究結(jié)果可為減小修補(bǔ)片固化過程中的熱應(yīng)力,優(yōu)化復(fù)合材料修補(bǔ)片固化過程,提高挖補(bǔ)修理固化工藝提供數(shù)值依據(jù)。主要內(nèi)容為： (1)實(shí)驗(yàn)研究了樹脂基復(fù)合材料的挖補(bǔ)修理方法和過程,設(shè)計(jì)了熱補(bǔ)儀加熱固化工藝溫度曲線。 (2)建立了復(fù)合材料修補(bǔ)片的物理模型和有限元數(shù)學(xué)模型,研究了不同形狀和不同厚度的修補(bǔ)片內(nèi)的溫度場(chǎng)。結(jié)果表明：修補(bǔ)片內(nèi)部不同點(diǎn)的溫度和固化度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)相同。 (3)分析了升溫速率、修補(bǔ)片厚度及挖補(bǔ)角度等因素對(duì)修補(bǔ)片固化過程中內(nèi)部溫度場(chǎng)和固化度的影響。升溫速率越快,固化開始時(shí)間越早,固化完成時(shí)間越短；厚修補(bǔ)片固化開始的時(shí)間較晚,但內(nèi)部反應(yīng)物質(zhì)充足,因此完成固化所需要的時(shí)間較短；挖補(bǔ)角度越大,厚修補(bǔ)片非中心點(diǎn)處溫度峰值越高,固化速度越快。 (4)分析了厚度對(duì)梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部的熱應(yīng)力分布的影響以及升溫速率和挖補(bǔ)角度對(duì)厚截面梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力的影響。升溫速率越高,修補(bǔ)片內(nèi)部的熱應(yīng)力越大；厚修補(bǔ)片內(nèi)熱應(yīng)力大于薄修補(bǔ)片內(nèi)熱應(yīng)力。挖補(bǔ)角度越大修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力的分布越復(fù)雜,挖補(bǔ)角度越小,修補(bǔ)片內(nèi)部的熱應(yīng)力分布越清晰,且熱應(yīng)力從內(nèi)部到外部逐漸減小。但挖補(bǔ)角度越小,修補(bǔ)片內(nèi)部的熱應(yīng)力越大。
【關(guān)鍵詞】：樹脂基復(fù)合材料 修補(bǔ)片 熱固化 溫度場(chǎng) 熱應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民用航空飛行學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V258
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 選題的背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 復(fù)合材料固化過程中溫度場(chǎng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 復(fù)合材料固化過程中熱應(yīng)力的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 復(fù)合材料挖補(bǔ)修理技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題研究的內(nèi)容和意義14-15
• 1.3.1 課題研究的內(nèi)容14
• 1.3.2 課題研究的意義14-15
• 1.4 本文的主要工作和章節(jié)安排15-17
• 第二章 復(fù)合材料挖補(bǔ)修理實(shí)驗(yàn)17-24
• 2.1 前言17
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過程17-22
• 2.2.1 挖補(bǔ)修理所需物品和準(zhǔn)備工作17-18
• 2.2.2 挖補(bǔ)修理流程18-19
• 2.2.3 維修過程19-20
• 2.2.4 固化過程20-22
• 2.3 復(fù)合材料的挖補(bǔ)示意圖22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力有限元計(jì)算方法24-33
• 3.1 溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算數(shù)學(xué)模型24-27
• 3.1.1 熱傳導(dǎo)方程24-25
• 3.1.2 固化動(dòng)力學(xué)方程25-26
• 3.1.3 初始條件和邊界條件26-27
• 3.2 溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算方法27-31
• 3.3 熱應(yīng)力的有限元計(jì)算方法31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 修補(bǔ)片固化過程中溫度場(chǎng)的有限元模擬計(jì)算與分析33-54
• 4.1 物理模型33-36
• 4.2 計(jì)算方法驗(yàn)證36-37
• 4.3 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果討論37-52
• 4.3.1 修補(bǔ)片內(nèi)部溫度分布圖37-38
• 4.3.2 修補(bǔ)片內(nèi)部不同點(diǎn)的固化過程對(duì)比38-44
• 4.3.3 升溫速率對(duì)修補(bǔ)片固化過程溫度場(chǎng)和固化度的影響44-47
• 4.3.4 修補(bǔ)片厚度對(duì)修補(bǔ)片固化過程溫度和固化度的影響47-49
• 4.3.5 修補(bǔ)片挖補(bǔ)角度對(duì)修補(bǔ)片固化過程溫度和固化度的影響49-52
• 4.4 溫度場(chǎng)分析52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 梯形臺(tái)修補(bǔ)片固化過程中的熱應(yīng)力分析54-67
• 5.1 有限元模型的建立54-55
• 5.2 熱應(yīng)力的有限元模擬計(jì)算55-56
• 5.3 厚度對(duì)梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力的影響56-62
• 5.3.1 厚梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力分布56-60
• 5.3.2 薄梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力分布60-61
• 5.3.3 梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力分布分析61-62
• 5.4 升溫速率對(duì)厚截面梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力的影響62-64
• 5.5 挖補(bǔ)角度對(duì)厚截面梯形臺(tái)修補(bǔ)片內(nèi)部熱應(yīng)力的影響64-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)與展望67-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士期間取得的研究成果73-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：879279