马云荣
,
贺继林
,
李栋
,
谭耀
,
徐雷
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141028.004
为了研究树脂基复合材料曲面结构件的固化变形过程,首先分析了碳纤维增强树脂基复合材料在固化过程中密度、模量、热膨胀系数、比热容及热传导系数等材料物性的变化,并将这些变化引入到数值模拟当中.接着,针对复合材料复杂曲面结构件,提出了利用定常流动的流线方程构建曲线坐标系的新方法.然后,根据建立的曲线坐标系,运用有限元法计算了某轻型飞机机翼上蒙皮板在固化过程中内部温度、固化度和内应力的分布情况以及材料物性随固化度的变化情况.最后,计算了由于内部温度场和固化度场的不均匀、热膨胀系数的各向异性和固化引起的树脂体积收缩而导致的结构变形.结果表明:引入材料物性变化使固化过程的数值模拟更加合理、模拟结果更加精确,利用定常流动的流线方程构建的曲线坐标系适用于复合材料曲面结构件的有限元分析.所得结论对研究树脂基复合材料的固化变形过程和各向异性复合材料复杂曲面构件的三维实体建模均具有指导意义.
关键词:
复合材料
,
曲面结构件
,
曲线坐标系
,
有限元分析
,
内应力
,
固化变形
贺继林
,
王特
,
潘若阳
,
马云荣
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150522.004
在复合材料固化过程中,固化度场的非均匀性是引起残余热应力和固化收缩应力的重要因素.为了探讨树脂基复合材料结构件固化成型过程中的工艺参数对固化均匀性的影响,首先针对Epon 862/W环氧树脂体系建立了复合材料固化仿真模型,并对模型进行了验证;然后,通过因次分析得出了树脂基复合材料结构件的热传递方程和固化动力学方程的无因次形式;最后,通过数值模拟定量分析了固化工艺温度、对流换热系数和结构件厚度对复合材料固化均匀性的影响规律.结果表明:在等温固化条件下,对流换热系数对复合材料固化均匀性的影响很小,无因次式特征时间tc/树脂固化反应特征时间tR与固化度差值间存在拟合函数关系,该函数可以方便地用于工程计算.
关键词:
复合材料
,
固化均匀性
,
影响因素
,
因次分析
,
数据拟合
贺继林
,
潘若阳
,
王特
,
马云荣
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150709.001
根据有效应力准则和达西定律,结合曲线坐标系,构建了曲面复合材料构件固化过程中的树脂流动和纤维压实控制方程;建立了基于AS4/3501-6纤维树脂体系的层合板仿真模型,并将分析结果与实验数据对比,验证了模型的有效性;研究了曲率参数对复合材料构件非等温固化压实的影响规律,比较和分析了曲率参数与厚度和压力参数耦合作用下对树脂流动行为的影响机制.结果表明:构件曲率参数会对树脂分布产生一定影响,曲率越大,树脂分布的非均匀性越大;曲率参数的作用表达受到厚度与压力参数的影响,当厚度与压力较小时,对曲率的影响不明显.
关键词:
复合材料
,
固化压实
,
树脂流动
,
曲面构件
,
参数耦合
贺继林
,
蒙元明
,
王特
,
王小飞
玻璃钢/复合材料
热固性树脂基复合材料层合板成型过程形成的残余应力是影响材料质量的重要因素.针对复合材料固化过程建立了基于复合材料物性参数时变特性的复合材料固化过程的三维多场耦合计算模型.该模型包含经典的热-化学模型、树脂固化动力学模型、残余应力模型;在此基础上将材料物性参数时变特性引入多场耦合计算模型中,模型计算结果通过与文献中实验结果比较,验证所建立的固化模型的可靠性;在此基础上,对AS4/3501-6复合材料层合板的固化残余应变应力进行数值模拟,研究了固化过程中残余应变/应力的变化规律,分析工艺参数对应力应变的影响.通过与光纤光栅应变试验比较,验证其正确性.研究结果表明:模型可以很好地仿真复合材料固化过程;温度、树脂体积分数、铺层角度对层合板应力/应变都有较为显著的影响,为正相关关系,其中树脂的体积分数影响最为显著.
关键词:
复合材料
,
残余应变/应力
,
多场耦合
,
物性参数
,
光纤光栅实验
贺继林
,
李栋
,
郑海华
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.02.004
根据热传导、复合材料力学和固化动力学理论,采用基于偏微分方程的强耦合多物理场有限元方法,计算在F650双马来酰亚胺树脂建议温度周期下直升机复合材料桨叶固化过程中温度、固化度、固化度反应速率和内应力变化历程.通过仿真结果对温度周期进行优化调整,改善工艺过程.计算结果表明:桨叶中树脂固化反应同步度高,交联反应产热量少;调整后的加热周期与建议加热周期相比,最高加热温度由460 K降低为393 K,但固化度由0.1增加到l的反应时间只由25 min增加为30 min,固化反应速率峰值从1.35×10-3/s降低为1.15×10-3/s,PMI(聚甲基丙烯酰亚胺,Polymethacrylimide)泡沫的Von Mises热应力最大值从0.82 MPa降低为0.482MPa.
关键词:
复合材料
,
固化
,
有限元分析
,
桨叶
,
双马来酰亚胺树脂
,
多物理场耦合
