熱固型纏繞復(fù)合材料殼體以其優(yōu)異的性能在航空、軍事和工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用目前，制約其應(yīng)用和發(fā)展的主要瓶頸是殼體的成本和性能，而殼體成型工藝直接決定了其最終性能和成本．由于纏繞殼體為中空結(jié)構(gòu)，因此可以采用加熱殼體內(nèi)部金屬芯模或內(nèi)襯的方法實(shí)現(xiàn)纏繞后的或正在纏繞的復(fù)合材料的固化成型，即原位成型．本文介紹復(fù)合材料殼體原位成型新工藝，建立筒型殼體內(nèi)加熱固化過程的數(shù)學(xué)模型，利用有限元法對簡體固化過程中的溫度和固化度進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，該研究為實(shí)現(xiàn)殼體高效、優(yōu)質(zhì)且低成本成型提供新思路，為原位成型工藝設(shè)計(jì)、模擬和參數(shù)優(yōu)化提供分析模型和方法．

       纖維纏繞熱固型復(fù)合材料殼體（以下簡稱殼體）具有比強(qiáng)度大、比剛度高、容易成型和可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，使其在航空航天、軍事、民用工程、能源輸送和壓力容器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，復(fù)合材料殼體是結(jié)構(gòu)性能與工藝過程一體化的材料，其成型工藝過程直接決定了結(jié)構(gòu)的最終性能和成本，當(dāng)前制約復(fù)合材料應(yīng)用和發(fā)展的主要瓶頸是材料性能和生產(chǎn)成本問題。

       在諸多熱固型復(fù)合材料成型方法中，濕法纏繞技術(shù)能較好地實(shí)現(xiàn)低成本和高效率的結(jié)合，在復(fù)合材料殼體成型中獲得了廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的纖維纏繞殼體在纏繞機(jī)上纏繞成型后，通常采用‘外固化’I工藝在烘箱或熱壓釜內(nèi)將熱量通過輻射、傳導(dǎo)和對流等方式傳遞給制件實(shí)現(xiàn)其固化成型．既然纖維纏繞殼體為中空結(jié)構(gòu)，而且其成型時的芯模（或內(nèi)襯）多為金屬材料，因此可以采用加熱殼體內(nèi)部金屬芯模或內(nèi)襯的方法實(shí)現(xiàn)纏繞后的或正在纏繞的復(fù)合材料的固化成型，我們稱上述工藝為‘內(nèi)固化原位成型’工藝，

       本文對采用蒸汽進(jìn)行芯模加熱的內(nèi)固化原位成型工藝進(jìn)行了研究，介紹了原位成型工藝原理，由于固化制度的選擇和設(shè)計(jì)是影響殼體質(zhì)量的重要因素，而殼體固化過程涉及到熱傳導(dǎo)和放熱性化學(xué)反應(yīng)兩個方面，是一個復(fù)雜的耦合過程，因此本文建立了簡型殼體內(nèi)加熱固化過程數(shù)學(xué)模型，采用有限元法實(shí)現(xiàn)了殼體固化過程中溫度和固化度的分布及其變化規(guī)律的數(shù)值模擬研究，以有限元軟件AN SYS和APDL為平臺開發(fā)了殼體內(nèi)固化過程的數(shù)值模擬程序，對簡型殼體固化過程進(jìn)行了數(shù)值模擬和分析，為原位成型固化制度的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了一種有效的分析工具。

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