纖維纏繞復合材料固化工藝過程數(shù)值研究

       基于Sp ringer熱化學模型，提出一種用于研究纖維纏繞復合材料圓筒結構固化工藝過程的數(shù)值方法。通過用戶子程序HETVAL把Sp ringer熱化學模型嵌入到ABAQUS有限元中，采用接觸模型和變約束方法處理纏繞固化過程中的動態(tài)約束問題。利用該數(shù)值計算方法研究纏繞速率對固化反應中溫度場和固化度分布的影響，結果發(fā)現(xiàn)纏繞速度對溫度場和固化反應都會產(chǎn)生很大影響。速度快時纏繞結構內(nèi)部溫度場較纏繞速度慢時要低，從而導致纏繞速度快時的固化反應不充分。

       由于纖維纏繞復合材料結構具有比強度大、比剛度高、容易成型等諸多優(yōu)點，在火箭發(fā)動機殼體、魚雷發(fā)射管、壓力容器、玻璃鋼管等結構中得到日益廣泛的應用。隨著纏繞技術的不斷提高，纏繞結構已不再局限于以往的圓筒型或回轉體型結構，因而其應用范圍又得到了進一步的拓寬，例如，飛機機身（全復合材料小型飛機）、直升機旋翼、機頭雷達罩、輕型飛機的座艙框架和高性能戰(zhàn)斗機的S形進氣道等復雜形體也已經(jīng)開始應用纏繞復合材料。另外由于纏繞復合材料與金屬材料的損傷與破壞機理不同，纖維增強復合材料圓柱殼具有穩(wěn)定的漸進破壞模式，損傷是逐步累積過程，因此可以把纖維纏繞復合材料作為緩沖結構，所以纖維增強復合材料作為緩沖吸能材料是近年來發(fā)展起來的另一個應用方向。在纖維纏繞過程中，固化制度直接影響樹脂基體的固化程度和纏繞復合材料結構的強度。

       基于Springer熱化學模型，提出一種用于研究纏繞復合材料圓筒結構固化過程的數(shù)值模擬方法，通過用戶子程序HEIVAL把Sp ringer熱化學模型嵌入到ABAQUS中，采用接觸模型和變約束方法處理纏繞過程中的動態(tài)約束問題，利用該數(shù)值方法研究纏繞速率對固化反應過程中溫度場和固化度分布的影響。

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