民机复合材料热固化成型工装热分析研究

摘要

飞机复合材料构件成型模具选型复杂，热压罐成型过程中模具热均匀性不佳引起固化不均，传统试验返修方法成本高、效率低且无法有效控制构件变形已经成为复材热固化成型的难点，制约了复材的大规模使用，本文基于实际设计工作与有限元分析法对复材构件成型工装的选型和复合材料构件热压罐成型中的模具热分析进行了深入研究。
　　论文首先阐述了复合材料构件成型工装的设计要素，根据复材制件成型工装的热均匀性要求分析了工装热分布测试的必要性，并推导了不同情况下的各种热分布理论参数模型。
　　结合有限元模拟，通过复合材料零件和工装的局部温度分布分析，确定工装温度和零件滞后温度的关系，并讨论了在工装对于复材零件温度分布的影响。
　　以某型号飞机层压板类零件外伸盒段层压板肋为例，详细说明通过有限元模拟分析零件-工装的温度领先区域和滞后区域，根据模拟结果提出改进的热电偶的布置方案，并通过相应的试验验证。编制成相关工艺文件在实际生产和制造中得到应用。

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第一章 绪论

1.1课题的背景和意义

1.2复材制件成型工装选型与热分析研究的现状

1.3本文主要工作

第二章 热压罐固化成型工艺分析

2.1热压罐成型工艺的介绍与分类

2.2不同类型产品所使用的模具结构形式

2.3复材制件成型模具的设计要素

2.4复材制件成型模具的通用设计原则

2.5复材构件成型模具温度场热分布研究的必要性和难点

2.6本章小结

第三章 复材零件-工装热分布数学模型

3.1热传递简介

3.2复合材料零件和工装热温度分布数学模型

3.3本章小结

第四章 复合材料零件-工装局部温度分布数值模拟

4.1 反应固化热计算

4.2 ANSYS热分析简介

4.3 有限元模型机求解过程

4.4 模拟结果分析

4.5 本章小结

第五章 复合材料热压罐成型热电偶布置方案研究

5.1热分布测试试验

5.2零件-工装有限元模型

5.3 试验方案及实施

5.4 数值模拟及试验结论

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录：ANSYS命令流及说明

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