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基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法技术

技术编号:41496790 阅读:21 留言:0更新日期:2024-05-30 14:40
本发明专利技术涉及纤维增强树脂基复合材料成型领域,尤其涉及一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,根据制件和模具尺寸以及环境温度建立最小对称单元模型;建立固化动力学模型和热传递模型;将成型温度曲线编入子程序中;基于获得的温度场和固化度场对低于成型温度且与成型温度的温度差大于等于成型温度的5%的区域进行模拟热补偿,直至所有区域与当前成型温度的差值均小于成型温度的5%;进而对固化度小于等于0.9的区域进行模拟热补偿;依据热补偿设计方案装配热补偿装置并进行实验验证,当实测温度值与模拟值的差小于5%且固化度超过0.9时,获得热补偿方案和热补偿方法。降低了传统成型依靠经验的盲目性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纤维增强树脂基复合材料成型领域,尤其涉及一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法


技术介绍

1、纤维增强树脂基复合材料由树脂(如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等)和纤维(如玻璃纤维、碳纤维、超高分子量纤维等)复合而成,由于具有高的比强度和比刚度,在许多需要良好力学性能和减重的领域得到了广泛应用。最终复合材料制件的强度和完整性很大程度取决于固化过程中温度场和固化度场的分布均匀性。因此,国防和国民经济对纤维增强树脂基复合材料的巨大需求迫切需要研究该类材料在固化过程中温度场和固化度场的分布,进而通过有效控制,获得高质量的近净成型制件。

2、目前,纤维增强树脂基复合材料的成型主要利用半经验的纯树脂固化工艺,对于结构复杂或者较厚的制件,成型过程中温度场的分布是不均匀的,而温度差异会导致复合材料热应变和固化收缩应变的变化,最终造成获得的制件固化变形和性能下降。现有技术主要是针对外部环境温度热量交换引起的模具表面温度场差异的解决方案,对复合材料成型过程中温度场分布的研究存在一定的局限,所以如何通过热补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,所述热固复材由热固性树脂基体和纤维增强相组成;

2.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,步骤S2中,在建立固化动力学模型时,采用固化动力学唯象模型,所述固化动力学唯象模型的普遍形式为:

3.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,步骤S3中,建立热传递模型包括如下步骤:

4.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实...

【技术特征摘要】

1.一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,所述热固复材由热固性树脂基体和纤维增强相组成;

2.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,步骤s2中,在建立固化动力学模型时,采用固化动力学唯象模型,所述固化动力学唯象模型的普遍形式为:

3.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,步骤s3中,建立热传递模型包括如下步骤:

4.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,步骤s4中,所述子程序是对abaqus有限元进行二次开发所编写的程序。

5.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固化度场的热固复材制件近净成型热补偿设计和实施方法,特征在于,步骤s5中,进行热-化学耦合分析还包括对热固复材制件和模具模型进行网格划分,在制件长度和宽度方向上的网格尺寸应小于等于热固复材制件总尺寸的2%,厚度方向上的网格划分应不少于10层网络。

6.根据权利要求1所述的一种基于温度场和固...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘亚青高勇陈启晖郜鹏赵贵哲
申请(专利权)人:中北大学
类型:发明
国别省市:

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