熱固性復(fù)合材料固化過程三維有限元模擬和變形預(yù)測

摘　要：　分析了復(fù)合材料熱固化過程中各種復(fù)雜的物理化學變化之間的相互影響，在此基礎(chǔ)上建立了復(fù)合材料固化過程數(shù)值模擬和固化變形預(yù)測的三維有限元分析模型。采用整體子模塊方法將固化過程分為熱化學、流動壓實和應(yīng)力變形三個相對獨立的子模塊。熱化學模塊的控制方程基于Ｆｏｕｒｉｅｒ熱傳導(dǎo)方程和樹脂固化動力學方程建立，解決了溫度和固化度之間的強耦合問題。流動壓實模塊的控制方程基于Ｄａｒｃｙ定律和有效應(yīng)力原理建立，反映了樹脂流動和纖維網(wǎng)絡(luò)緊密壓實之間的流固耦合關(guān)系。應(yīng)力變形模塊建立了考慮熱載荷和固化收縮載荷時復(fù)合材料層合板的有限元方程。各模塊之間的相互作用通過它們之間的數(shù)據(jù)交換來實現(xiàn)，以樹脂在固化過程中的凝膠點和玻璃化轉(zhuǎn)化點為判斷依據(jù)確定是否運行各模塊及其子程序。典型結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果與實驗對比驗證了本文三維有限元模型的有效性。

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