固化变形

摘要： 针对共固化成型的复合材料加筋壁板,建立了固化变形模拟计算流程,并开展了T800碳纤维/环氧树脂复合材料工形加筋壁板的固化变形预测,数值预测结果与试验测试结果吻合较好,验证了计算方法的合理性;基于模拟计算,进一步分析了温度工艺参数包括升/降温速率、保温时间等以及结构尺寸参数包括长桁宽度、高度和圆角半径等对加筋壁板固化变形的影响规律,从工艺设计和结构设计角度为共固化成型加筋壁板的固化变形控制提供指导和依据。

摘要： 针对复合材料T型结构,试验研究了不同角度铺层比例,铺层对称形式及底板结构的固化变形。结果表明:针对T型结构,L区的0°铺层增加会抑制纵向翘曲变形,增大横向翘曲变形,90°铺层作用相反,±45°铺层比例越高,扭转变形越大;腹板反对称铺层对回弹和纵向翘曲基本无影响,但腹板不对称会造成结构更大的扭转变形;T型结构底板设计会增大向腹板一侧翘曲倾向,同时由于结构铺层不对称性,造成扭转变形。

摘要： 采用热压罐固化成形的纤维增强复合材料工件在脱模后通常与模具形状有一定出入,影响成型的精度和质量。为研究曲面零件固化变形规律,将C形圆台壳件的几何形状用母线长度、半高处半径、圆心角、半顶角、厚度5个参数表征,并基于虚功原理和小变形假设推导由于固化工艺中温度改变导致的形状变化公式。结果表明:固化后此类工件的厚度减小,半高处半径缩小、圆心角增大、母线变短、顶角变小。与有限元模拟正交实验对比,验证了公式的正确性;给出了基于path-dependent本构关系的固化变形有限元模拟的简化实现方案,与文献相比可以减少80%的计算时间,且实现难度较低。分别用本公式、热弹性有限元模型、path-dependent有限元模型计算某小型固定翼飞机的机头罩固化变形,预测半跨长平均缩小量分别是8.1 mm、7.6 mm、6.1 mm,均与实测值7.7 mm基本吻合;计算结果可以解释该零件的装配变形现象。

摘要： 纤维增强树脂基复合材料在固化过程中受材料体系(如树脂类型与体积含量、纤维类型等)和固化制度(如固化设备、固化压力、固化升降温速率、固化模具类型等)的影响,会在宏观层面产生固化变形,影响复合材料制件的形面精度。提出基于宏观线收缩率的固化变形仿真预测方法,在材料体系和固化制度一定的条件下,对各理化变量进行常数化处理,归结为X、Y、Z三个方向长度变化量与固化前长度的比值。建立有限元仿真模型,预测对称铺层和非对称铺层C型试验件的固化变形结果,与实际扫描结果进行对比。结果表明:仿真预测结果最大相对误差为10.68%,平均相对误差为3.59%,预测精度能够满足工程实践的需要,极大降低了固化变形预测难度,能够对模具补偿形面设计、制件固化变形控制等起到切实的指导作用。

摘要： 针对带R角的碳纤维复合材料零件固化成形后存在固化变形的问题,以热传导和固化动力学为理论基础建立了带R角复合材料在固化过程中的三维有限元分析模型。采用有限元模拟和试验联合的方法,研究了模具形式、零件角度等对带R角碳纤维复合材料零件固化变形的影响。试验结果表明,使用阳模模具的带R角复合材料零件比使用阴模模具的带R角复合材料零件变形量大,模具材料为钢时,阳模回弹平均增大约3%,模具材料为铝时,阳模回弹平均增大约10%,树脂富集现象是阴模零件出现内收的主要原因;有限元模拟结果说明随着复合材料零件R角的增大,结构的变化量越来越小,并且回弹量有随R角角度线性变化的趋势。

摘要： 异质材料结构兼具成本和性能优势,是新一代车身门盖件轻量化的重要手段.但板材物理特性差异和胶材料属性的复杂变化,易导致结构固化失配变形.为消除结构变形,提出变形预测与曲面重构预补偿方法.构建循环温度载荷下的热-化学-结构耦合场预测模型,考虑折边胶在全固化周期内材料特性转变的影响,包括固化度、化学缩变和应力松弛.以典型铝/钢薄板曲边滚合结构为研究对象,仿真分析多物理场固化过程,对铝合金外板变形量进行预测,并利用非接触式数字图像相关法测量实验进行验证.对固化变形进行几何补偿,对比分析约束方向、连线方向和法线方向补偿的效率,并实验验证方法的可靠性.研究表明:与传统黏弹性模型相比,构建的多物理场耦合模型能够更准确地反映异质滚合结构高温固化变形;基于非均匀有理B样条曲面重构的几何补偿法能够有效降低结构固化变形;法线方向补偿法的效率更高.研究结果为新一代异质车身门盖件制造精度的提升和工艺优化提供了重要参考.

摘要： 复合材料因其高强轻质等特点被越来越广泛地应用于航空航天、船舶、车辆等领域,但复合材料的固化变形是阻碍其快速发展和应用的主要障碍之一。本文针对复合材料残余应力及固化变形的问题,阐述了引起残余应力和变形的机理,包括热膨胀属性的不匹配、聚合反应/结晶收缩、模具-零件的相互作用、树脂的流动压实、纤维褶皱或屈曲、温度和固化度的梯度分布,提出了包括固化参数的优化、模具补偿、零件-模具的相互作用优化、新型树脂的开发、新的固化工艺五种控制残余应力产生和固化变形方法,总结了控制固化变形方法中存在的问题,并展望了未来的研究方向。

摘要： 针对复合材料T形及U形加筋壁板结构,试验研究了不同成型工艺下的固化变形,并通过有限元模拟进行了变形预测,模拟结果及试验结果对比验证了模型的准确性;模拟研究了T形结构底板对变形的影响以及对T形及U形两种加筋结构的影响。结果表明:相对于共固化工艺,干筋湿蒙皮工艺有使结构向蒙皮一侧纵向翘曲的倾向,湿筋干蒙皮工艺影响效果则相反;对横向翘曲变形与扭转变形基本无影响;筋条底板设计会增大加筋壁板整体向筋条一侧的纵向翘曲变形,同时抑制横向翘曲变形;底板导致T形结构的不对称性,使结构产生了扭转变形,底板的设计不利于固化变形的抑制;U形加筋导致壁板底板刚度变大,纵向翘曲变形减小,结构的对称性使其不存在扭转变形,但增大了回弹影响,横向翘曲变形增大。

摘要： 在总结复合材料T型加筋壁板制造经验的基础上,针对Z型长桁壁板这一特殊零件的制造工艺,重点研究了Z型长桁的树脂流动和厚度控制、静不稳定态的Z型长桁轴线度和姿态控制、长桁圆角处压力均匀传导,壁板组件固化变形分析以及蒙皮自动铺带轨迹规划等问题。通过在圆角处引入未硫化橡胶垫错台式分布模式,确保长桁圆角处压力均匀传递;利用Z型长桁半封闭内腔金属芯模合理布局,实现对长桁固化过程的姿态稳定调控;利用有限元仿真模型,结合软件二次开发功能,完成对加筋壁板固化变形的高效分析。最终实现Z型加筋壁板整体结构成型与内、外部质量的协同控制,为同类型产品的研制提供经验借鉴。

摘要： 建立了风电叶片叶根瓦模具的复合材料热传导-化学模型和粘弹性本构模型,对其固化变形进行了有限元模拟,并通过光纤光栅传感器的监测结果验证了模拟结果的可靠性.结果表明延长高温下的恒温时间可以有效提高树脂的固化反应程度,而改变升温速率和低温下的保温时间对固化度的提高效果不明显;叶根瓦模具的复合材料最大变形位于法兰边缘,导致法兰平整度差,因而减小法兰的变形是控制叶根瓦模具制造精度的关键,建议设计刚性约束来减小变形.

摘要： 本文以复合材料典型U形件结构以及复杂大型复合材料整体框梁壁板为研究对象,开展了热压罐固化模拟仿真研究及验证,针对典型U型件和整体框梁壁板,通过建立典型热压罐固化仿真模型和固化变形预测模型,并进行固化过程、变形量的仿真分析.结果表明阳模下工装铺贴U形件,固化结束后零件产生收口变形,最大变形量为7.78mm.按照与仿真相同的工艺条件进行固化工艺验证,验证结果表明,固化后的U形件产生向内的收口变形,变形量为6mm左右,仿真结果与实际工程验证的结果一致.整体框梁壁板变形仿真的结果表明,固化结束后零件端头向内变形12.5mm,实际零件在与仿真相同的工艺条件固化后的变形量为10mm左右,仿真结果与实际验证结果趋势一致.

摘要： 采用有限元软件对锥柱组合体碳面板/铝蜂窝夹层结构件的固化变形进行了模拟仿真分析,建立了固化变形分析模型,探讨了边框结构、固化温度等因素对变形的影响,并进行了工程验证.验证结果表明,模拟仿真分析结果与实际试验件的变形趋势一致,故模拟结果对同类结构构件的工艺改进方案具有一定的参考价值.模拟结果显示,中温固化时锥柱组合体的变形明显小于高温固化,采用复合材料边框代替铝合金金属边框后,变形有明显改善.

摘要： 本文从大尺寸双曲率复合材料蒙皮固化变形产生的原因作为出发点,采用TRIZ创新理论构建蒙皮变形的组件模型,借助PRO-E和PRO-I软件分析问题并查找解决问题的方法,研究了产品结构、热带偶位置、固化参数对固化变形的影响,通过蜂窝预成型、热分布试验、完善固化工艺参数等方法,经过局部试验件及批产验证,有效地减少了蒙皮的固化变形.

摘要： 阐述了复合材料T 型结构胶接共固化中蒙皮先固化这种工艺制造过程，考虑影响固化变形的两个主要因素：热膨胀和化学收缩，对典型复合材料T 型曲面结构的工艺制造过程进行了固化变形模拟。

摘要： 对非对称复合材料层压板的固化变形模拟进行了研究。模拟采用有限元方法,对于中温固化环氧复合材料体系,预测了不同尺寸、不同铺层顺序和不同厚度的非对称复合材料层压板的固化变形,并采用高温固化环氧复合材料体系进行了验证.研究结果表明,对于非对称中温固化环氧复合材料层压板的固化变形,采用有限元方法的模拟结果与实验结果吻合良好,模拟结果能够反映各种因素对变形的影响;同时,对于非对称高温固化环氧复合材料层压板的变形,模拟结果与实测值也相当吻合,进一步验证了模拟方法的可行性.

摘要： 本文通过分析找出了影响复合材料模具变形的主要三个非可控因素，并且针对三种原因进行了理论分析和计算。复合材料模具固化变形不同于复合材料产品的固化变形，一般来讲复合材料产品的固化变形产生角度回弹，而复合材料模具是角度外弹，从而利用复合材料模具可以补偿复合材料产品的回弹变形。本文中将复合材料模具固化变形的三个影响因素进行了整理统一，为复合材料模具的设计分析提供了便捷有效的方法。

摘要： 复合材料在固化过程中,由于材料各向异性、铺层非对称不均衡、构件布置不对称,温度改变和固化度的分布不均匀,导致不同程度的固化收缩,使复合材料结构件发生与预期形状不一样的固化变形.复合材料层合构件发生固化变形后,在装配过程中须进行校正.对固化变形的校正会增大整个构件的应力水平.特别在装配点附近的构件连接处,会产生较大的装配应力,对整体构件产生很不利的影响.本文研究固化变形校正装配的过程,并建立一套考虑固化变形校正装配破坏的分析方法.研究了复合材料固化变形的机理,并介绍了复合材料分层仿真的界面元方法.基于以上研究,在复合材料层合结构分析软件ADGS中,建立了一套较完整的复合材料整体化构件的装配破坏仿真分析模型.

摘要： 热压罐复合材料构件的缺陷主要包括内部质量和外形尺寸。以非等厚层板和曲率构件为例，分析了常见的孔隙和分层缺陷产生原因；同时，阐述了外形尺寸的主要影响因素固化变形产生机理，包括热应力，固化收缩应力，温度梯度与树脂固化度，压力分布和树脂流动，模具与零件的相互作用。

摘要： 随着复合材料结构件在航空领域的广泛应用，对其制造工艺的研究也日益重要，尤其是复杂轮廓型面复合材料整体结构件的制造工艺。本文对复材结构固化过程产生的回弹变形进行了模拟分析，阐述了复合材料固化变形模拟技术在飞机结构制造中应用的必要性。

摘要： 本文在Abaqus有限元分析软件中，分别用实体分层模型、实体不分层模型和壳体模型模拟复合材料的固化变形，比较三种模型在计算结果上的差异.

摘要： 本发明涉及硅溶胶固化非可破碎砂土受力变形的预报方法，对硅溶胶渗流非可破碎砂后形成的硅凝胶‑砂复合体，从颗粒摩擦和胶结失效的角度建立模型，更为准确的预报其受力过程中的体积变形和体积变形率，可以预报体积变形率的典型特征。

摘要： 本发明公开了一种矿物棉固化装置的防变形张紧机构，其包括机架、顶伸机构和链轮组件，链轮组件包括一活动地安装在机架上的矩形框，在矩形框上转动地安装有一链轮轴，在链轮轴上固定安装有两个链轮；该顶伸机构包括两个液压缸组，两个液压缸组沿机架的宽度间隔设置，两个链轮位于两个液压缸组之间；每个液压缸组均包括两个液压缸，液压缸的缸体安装在机架上，活塞杆均安装在矩形框上；每个液压缸组的两个液压缸分别位于链轮轴的上下两侧。利用本申请，液压缸在对链轮轴推动时，每个液压缸组的两个液压缸能够对链轮轴的上下两侧同步进行推动，不会对链轮轴产生扭矩，从而能够使链轮轴平稳地进行移动，并保持对链条的张力。

摘要： 本发明公开了一种纤维金属层合板固化变形数值模拟方法，具体包括如下步骤：步骤1，利用梁理论计算升温过程中FMLs板内各层复合材料铺层的固化残余应力分布；步骤2，根据步骤1所得结果计算FMLs板的固化变形量。该方法将升温过程中FMLs板内的金属薄板与复合材料铺层之间的相互作用考虑在内，使得FMLs板的固化变形预测更加准确。

摘要： 本发明涉及一种控制复合材料加筋壁板固化变形的方法，该复合材料加筋壁板包括复合材料的蒙皮和复合材料的长桁结构，方法包括：在加筋壁板模胎上铺放蒙皮预浸料，并固化成型；使固化后的蒙皮脱离加筋壁板模胎，在加筋壁板模胎上首先铺放一层隔离膜，在隔离膜上铺放润滑预浸料后再铺放一层隔离膜，固定在加筋壁板模胎上，把固化后的蒙皮放置在上层的隔离膜上；在长桁芯模上铺叠长桁预浸料，组合成长桁，按照预定位置放置在已固化的蒙皮上，形成加筋壁板整体坯体；采用真空袋对组合后的加筋壁板整体坯体进行封装，之后进行固化，利用润滑预浸料的润滑作用，减小加筋壁板整体坯体固化过程中应力变形；最后去除封装材料，使固化后的加筋壁板脱模。

摘要： 本发明公开了一种C型复合材料制件固化变形回弹角的测量计算方法，属于复合材料测量领域，包括以下步骤：a、数字型面测量，通过超声和雷达测量工具获取复合材料制件型面的位点坐标；b、数字型面生成，将测量得到的复合材料制件型面的位点坐标导入图形处理软件，生成数字型面；c、柱面最佳拟合，对数字型面采用最佳拟合计算得到与数字型面最接近的柱面；d、回弹角计算。本发明能够准确、高重复性地通过回弹角描述出C型复合材料制件的固化变形情况，提前预判制件的装配配合情况，为实际生产提供有效的理论基础。

摘要： 本发明公开了一种控制曲面金属蜂窝复合材料固化变形的成型方法，包括以下步骤：(1)将曲面金属蜂窝复合材料的原材料放置在成型模具上，在成型模具上封装真空袋并抽真空；(2)将成型模具送入热压罐中，对模具加压，以0.5‑2.0°C/min升温至140‑159°C，以0.3‑1.5°C/min升温至160‑174°C，以0.05‑0.5°C/min升温至175‑200°C，恒温1.5‑3.5h；(3)以0.05‑0.5°C/min至160‑174°C，以0.5‑1.5°C/min降温至140‑159°C，以0.5‑2.0°C/min降温至60°C以下，出罐；(4)将成型模具在室温下静置12h以上，脱模得到曲面金属蜂窝复合材料。本发明通过控制成型过程的固化工艺，精确控制复合材料成型后的尺寸，提高了复合材料构件的合格率。

摘要： 本发明公开了一种复合材料加筋结构固化变形的有限元分析方法，基于热压罐成型工艺模拟复合材料的整个固化过程，并将固化过程中的树脂包括橡胶态和玻璃态，在不同树脂状态下赋予复合材料不同的材料属性，通过有限元软件完成材料属性的转换；通过分析不同加筋结构的固化变形，归纳得到加筋对不同曲面结构变形的影响规律。本发明根据热压罐成型工艺的特点，模拟复合材料的整个固化过程，将该过程中树脂简化为两种状态：橡胶态和玻璃态，并在不同树脂状态下赋予复合材料不同的材料属性，材料属性的转换过程通过有限元软件ABAQUS中子程序UMAT完成。

摘要： 一种复合材料构件分区加热固化变形控制方法，其特征是：将复合材料构件划分为n个厚度方向温差可独立控制的区域，n≥1，在固化过程的不同阶段，按照离线或在线调控策略主动对各区施加随时间变化的厚向温差[D1(t),D2(t),…,Dn(t)]，产生各区对应的固化应变，调控构件固化变形。本发明根据几何形状在不同区域主动产生有利的固化变形，并矫正由构件几何不均匀导致的有害固化变形，实现构件固化变形的调控。

摘要： 本发明公开了一种L型复合材料制件固化变形回弹角的预测方法，属于复合材料有限元计算技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、模型建立，在图形处理软件中构建模型型面，并对模型的特征结构变量进行赋值，然后将模型型面导入有限元处理软件，并进行网格划分、边界约束和材料铺层设置；b、有限元仿真计算；c、变形回弹角的测量；d、生成预测模型。本发明通过建立多组连续变量的几何模型，并通过特征赋值，进行有限元仿真计算，最终建立任意几何结构参数下的固化变形回弹角预测模型，从而能够实现精准预测L型复合材料制件在任意几何结构参数下的固化回弹变形情况。

摘要： 一种复合材料构件分区加热固化变形控制方法，其特征是：将复合材料构件划分为n个厚度方向温差可独立控制的区域，n≥1，在固化过程的不同阶段，按照离线或在线调控策略主动对各区施加随时间变化的厚向温差[D1(t),D2(t),…,Dn(t)]，产生各区对应的固化应变，调控构件固化变形。本发明根据几何形状在不同区域主动产生有利的固化变形，并矫正由构件几何不均匀导致的有害固化变形，实现构件固化变形的调控。