模具對復合材料構(gòu)件固化變形的影響分析

      通過光纖光柵的方法實驗研究了在熱壓罐成型工藝過程中，復合材料構(gòu)件由金屬同化模具與復合材料構(gòu)件熱不匹配導致的沿厚度方向和面內(nèi)的同化殘余應力發(fā)展，得到了固化后殘余應力沿構(gòu)件厚度方向和面內(nèi)的分布情況，并分析了該殘余應力分布的產(chǎn)生機制以及對構(gòu)件同化后變形的影響。結(jié)果表明：復合材料與模具之間的熱不匹配導致的固化殘余應變沿構(gòu)件厚度方向呈梯度分布，靠近模具端大于遠離模具端，并且該應變會引起構(gòu)件同化后的翹曲變形，變形以沿纖維方向為主。

       熱壓罐整體化成型工藝中金屬模具與復合材料構(gòu)件之間的熱不匹配是導致復合材料構(gòu)件固化殘余應力及變形的因素之一[1-2]。在熱壓罐內(nèi)的壓力作用下復合材料構(gòu)件緊貼在模具表面，當溫度發(fā)生變化時，由于熱膨脹系數(shù)不匹配，模具與復合材料之間將出現(xiàn)相互作用，產(chǎn)生剪切應力，并且沿構(gòu)件的厚度方向形成了一個應力梯度，該應力梯度隨著樹脂的固化殘留在構(gòu)件內(nèi)[3-7]。

      Twigg[8-9]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)復合材料單向平板在固化成型后產(chǎn)生了一個較大的翹曲變形，并認為該翹曲變形是由模具與構(gòu)件的熱不匹配所致，同時指出固化過程中模具與復合材料之間既不是完全地粘接在一起，也不是純粹地摩擦，而是一個變化的過程，剛開始發(fā)生相互作用的時候可以看作是粘接在一起的，而隨著相互作用的加強，界面的剪切應變增加到一定數(shù)值時，從構(gòu)件兩端開始出現(xiàn)摩擦作用，而這種相互作用很復雜，不同的材料體系和工藝條件下的相互作用情況是不一樣的。

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