热固性复合材料层合板固化过程有限元数值模拟.doc

热固性复合材料层合板固化过程有限元数值模拟（完整版）实用资料
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复合材料探索与求实
分析模块采用相同的网格划分,如图2所示,以方便它们之间的数据交换。有限元分析中边界条件及加载情况如下:
热化学模块:在结构件外表面施加对流边界条件,对流换热系数由实验测定;其他面施加绝热边界条件。
树脂流动模块:结构件内表面固定,外表面施加热压罐压力,树脂只能由上表面流向吸胶膜,其他面因为真空带的密封作用,没有树脂流出。

1缸c,S
图1AS4/3501—6标准固化周期温度与压力曲线

图2有限元网格
力学分析模块:在固化过程中,结构件只能沿模具表面滑动,与模具接触的结点沿模具表面法线方向位移为零。‘脱膜后,固定一点以限制z方向的刚体位移,在拐角处对称面上所有节点施加对称边界条件。
3分析与讨论
针对8mm厚,拐角处半径为20mm的L形层合板进行有限元数值模拟,并分别就温度、102

复合材料探索与求实ｌ２ｌＯＯ８Ｏ６Ｏ４目善号ｎｐ盘∞器曰１３Ｈ卢一０２ＯＯＡＰｏｓｉｔｉｏｎＢＯ．ＯＯ．２０．４０．６０．８１．０ＲｅｌａｔｉｖｅＴｈｉｃｋｎｅｓｓ（ａ）压缩厚度（ｂ）纤维体积含量（相对厚度：内表面为Ｏ，外表面为１）图４平直和拐角处压缩厚度及纤维体积含量三种方法所得回弹角的对比表ＭｅｔｈｏｄＲａｄｆｏｒｄ’８ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ【９】ＦＥＡＳｐｒｉｎｇ—ｂａｃｋ锄ｇｌｅ／。一０．５０４一０．６８Ｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒ／％３４．５１１．７垦堡巫望堡翌！！！４结论＝Ｑ：！！Ｑ在通用有限元分析程序ＡＢＡＱＵＳ平台上，通过添加适当的用户子程序，模拟了热固性树脂基纤维增强复合材料的固化过程。本文的计算结果与相关文献的计算及实验结果对比表明，该方法可以较好地模拟复合材料固化过程中热传导、反应放热、树脂流动和固化变形等现象。该研究工作对于进一步进行大型复杂复合材料结构固化过程的数值模拟奠定了理论基础和技术手段。参考文献［１］杨乃宾．国外复合材料飞机结构应用现状分析［Ｊ］．航空制造技术，２００２，９：２１—２９［２］ＭＳ，Ａｃ＆Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，ＧＳ．Ｃｕｒｉｎｇｏｆｅｐｏｘｙｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｏｓ—ｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９８３，１７（２）：１３５—１６９［３］Ｂｏｇｅｔｔｉ，ＴＡ＆Ｇｉｌｌｅｓｐｉｅ，ＪＷ．Ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｕｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｃｋｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ［４］Ｎａｊｉ，ＭｅｆｆｅｃｔｏｎｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，１９９１，２５（３）：２３９～２７３Ｉ＆ＨｏａＳＶ．Ｃｕｒｉｎｇｏｆｔｈｉｃｋａｎｓｌｅ—ｂｅｎｄｔｈｅｒｍｏｓｅｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐａｒｔ：ｃｕｒｉｎｇｃｙｃｌｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎａｎｄｆｉｂｅｒｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓａｎｄｃｏｍｐｏｓ－ｉｔｅｓ，１９９９，１８（８）：７０２—７２２［５］Ｈｕｂｅｒｔ，Ｐ，Ｖａｚｉｒｉ，Ｒ＆Ｐｏｕｒｓａｒｔｉｐ，Ａ．Ａｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘｓｈａｐｅｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｆｌｏｗｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍ－ｆｏｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｅｔｈｏｄｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９９，４４（１）：ｌ～２６［６］Ｈｕｂｅｒｔ，Ｐ＆Ｐｏｕｒｓａｒｔｉｐ，Ａ．Ａｓｐｅｃｔ１０４ｏｆｔｈｅｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｇｌｅｌａｍｉｎａｔｅｓ：ａｎ
热固性复合材料层合板固化过程有限元数值模拟ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ［Ｊ］，．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００１，２５（３）：２３９—２７３［７］Ｒａｄｆｏｒｄ，ＤＷ．Ｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｇｒａｄｉｅｎｔｉｎｄｕｃｅｄｗａｒｐａｇｅｉｎｃｕｒｖｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｌａｔｅｓ［Ｊ］［８］Ｇｕｔｏｗｓｋｉ，ＴＧＡｒｅｓｉｎｆｌｏｗ／ｆｉｂｅｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒ．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９５，５（７）：９２３～９３４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＳＡＭＰＥｑｕａｒ－ｔｅｒｌｙ，１９８５，１６（４）：５８～“［９］Ｒａｄｆｏｒｄ，ＤＷ＆Ｄｉｅｆｃｎｄｏｒｆ，ＲＪ．Ｓｈａｐｅｈａｔｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆｒｏｍｌａｍｉ．ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｐｏｓ