复合材料厚制件固化过程温度分布影响因素的模拟分析

摘要

为了提高复合材料的质量稳定性并降低成本,需要对制件固化过程的温度分布及其影响因素进行分析.根据已建立的复合材料热压成型过程的热传导方程和相关体系的固化动力学方程,采用有限单元法对复合材料厚制件在热压工艺过程中的固化放热和温度传导进行了数值模拟,实现了温度场和固化度分布情况的预报,并分析了比热容、导热系数、密度等材料物理参数对模拟结果影响的敏感性和封装材料对制件温度场分布的影响.模拟结果表明,对于120玻纤布/5224体系,比热容对固化开始前升温阶段的温度场影响较大,导热系数对固化放热阶段的温度场尤其是温差大小影响很大,密度的影响较小.因此,得到准确的比热容值、导热系数值,并采用准确的导热系数计算模型对提高模拟精度十分重要,而密度可简化处理为未固化密度值.封装材料的存在会加大层板内部的"过热"现象,造成板内最高温度、温差和温度梯度加大,固化度分布不均匀,影响层板质量,需要对工艺进行优化.该研究结果实现了复合材料热压成型过程的虚拟制造,可以为实际工艺提供指导,对优化工艺条件、提高产品质量和降低生产成本具有非常重要的意义.