針對(duì)熱固性樹脂基復(fù)合材料成型工藝的固化過程建立了數(shù)學(xué)模型，并采用有限單元法進(jìn)行了三維瞬態(tài)數(shù)值分析。編制了有限元模擬程序CURESIM，通過具體數(shù)值模擬算例，表明本文中所建立的分析模型及算法具有較高的可靠性。模擬的固化過程并不特指某一成型工藝，因而模擬的數(shù)值方法具有一定的普遍性。模擬程序可以計(jì)算得到任意時(shí)刻復(fù)合材料內(nèi)溫度及固化度分布，通過數(shù)值模擬可以有效地優(yōu)化固化加熱工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
樹脂基復(fù)合材料是指由樹脂和纖維增強(qiáng)材料所構(gòu)成的一類復(fù)合材料。因其具有比強(qiáng)度和比剛度高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞性好、耐腐蝕性能好以及便于大面積整體成型和具有特殊的電磁性能等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于建筑、汽車、航空航天等領(lǐng)域。熱固性樹脂基復(fù)合材料成型工藝主要包括手糊成型、拉擠成型、模壓成型、樹脂傳遞模塑成型、熱壓罐成型、纏繞成型等。盡管這些成型工藝區(qū)別很大，但它們都有一個(gè)共同的階段，即通過樹脂分子間的交聯(lián)反應(yīng)固化成型。在許多成型工藝中，固化階段的樹脂并不發(fā)生流動(dòng)，因此，可以忽略因樹脂流動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞。固化過程涉及到熱傳導(dǎo)和化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)方面，并且兩者相互影響，是一個(gè)復(fù)雜的耦合過程。樹脂基復(fù)合材料制品中的缺陷如尺寸誤差、翹曲等很多是由于在固化階段沒有很好地控制溫度梯度以及不均勻固化所造成的。因此，準(zhǔn)確地模擬固化階段復(fù)合材料內(nèi)部的溫度和固化度的分布及其變化規(guī)律，對(duì)提高復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。固化過程中復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)、固化、殘余應(yīng)力等現(xiàn)象。
本文作者采用有限單元法建立了樹脂基復(fù)合材料成型工藝中固化過程的三維瞬態(tài)數(shù)值分析模型。由于在許多成型工藝中，固化階段增強(qiáng)纖維的變形很小，且樹脂基本不發(fā)生流動(dòng)，本文中假定在固化過程中增強(qiáng)纖維不變形、樹脂不流動(dòng)。本文中模擬的固化過程并不特指某一成型工藝，模擬的數(shù)值方法具有一定的普遍性。本文作者編制了計(jì)算程序并參照有關(guān)文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了可視化處理。
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熱固性復(fù)合材料固化過程中溫度場(chǎng)的三維有限元分析.pdf
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