复合材料层合板固化过程多物理场耦合数值模拟

摘要

根据热传导、固化动力学和粘弹性力学理论,建立了复合材料层合板固化过程分析的理论模型,运用COMSOL多物理场耦合有限元分析软件对层合板固化过程进行三维瞬态数值求解.研究分析了固化过程中密度、比热容、导热系数、模量、热膨胀系数等材料性能参数的变化情况.通过算例验证,获得了AS4/3501-6层合板固化过程中温度、固化度及残余应力的分布,并与相关文献研究结果进行比较,验证了所建模型的正确性.研究结果表明:考虑了材料性能的时变特性,并采用多物理场耦合计算方法后,与文献研究结果相比,在固化过程中,层合板中心温度峰值减小了约2.5～3℃,固化反应开始时间提前,中心点最终固化程度下降了0.01,冷却结束后,点(5.08,0,1.27)处正应力减少6.1％,点(5.08,5.08,2.22)处与纤维垂直的横应力减少5.4％.