复合材料热压罐成型工装变形分析

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复合材料热压罐成型工艺是目前复合材料制件过程中最主要的成型工艺之一。在实际生产中,复合材料构件成型后的尺寸往往有较大的偏差,其影响因素很多,如工装模具的不同结构导致的通气率不同、模具材料的热膨胀系数与复合材料的热膨胀系数之间的不符以及复合材料成型过程中的内部化学反应引起的变形等。目前,解决复合材料构件成型过程中产生的固化变形导致结构件产生较大的装配误差的问题,主要采用优化热压罐成型过程的相关因素(如:固化温度、固化时间、压强等)和对模具型面反复试验修整的方法,不仅延长了复合材料产品的生产周期,而且增加了复合材料的生产制造成本。本文通过有限元数值模拟的方法,在不同工装结构形式、不同工装材质下,展开了对复合材料构件热压罐成型工装变形的研究,揭示了复合材料构件和工装的温度场分布及变形规律。本文基于复合材料热压罐的成型工艺,重点研究工装结构与模具材质对薄壁复合材料构件及工装的温度场分布和变形影响的问题,阐述了复合材料构件在热压罐内成型工艺原理以及成型过程中的传热规律,利用CATIA三维建模软件和ABAQUS有限元分析软件,根据薄壁复合材料构件和成型工装的结构特点和材料属性,建立三维数值模拟分析模型。预测在热压罐成型过程中薄壁复合材料构件和工装的变形规律,应用ABAQUS有限元分析软件,根据热变形有限元分析原理,研究复合材料部件和模具的温度场分布和变形问题,实现了复合材料热压罐成型工装有限元变形预测分析,对解决薄壁复合材料结构件热压罐成型过程中的固化变形问题有一定的借鉴意义。
摘要第6-7页
Abstract第7-8页
第1章 绪论第11-17页
    1.1 研究背景第11-12页
    1.2 研究意义第12-13页
    1.3 常见的整体化成型工艺第13-17页
        1.3.1 液体整体化成型工艺第13-14页
        1.3.2 热压罐整体化成型工艺第14-17页
第2章 研究内容第17-19页
    2.1 固化变形第17页
    2.2 热压罐整体化成型工艺第17-18页
    2.3 模具温度分布及变形第18-19页
第3章 数值模型第19-32页
    3.1 理论基础第19-24页
        3.1.1 热分析理论基础第19-20页
        3.1.2 热传递分析的数学理论第20-23页
        3.1.3 热应力分析基本理论第23-24页
    3.2 模型的相关参数关联第24-27页
    3.3 剪切层参数的确定第27-28页
    3.4 薄壁U型复合材料构件第28-29页
    3.5 复合材料成型工装第29-31页
        3.5.1 成型工装材质要求第29-30页
        3.5.2 复合材料成型工装结构第30-31页
    3.6 本章小结第31-32页
第4章 数值分析结果第32-48页
    4.1 斜撑式工装第32-38页
        4.1.1 斜撑式工装有限元分析第32-34页
        4.1.2 斜撑式工装下的薄壁U型复合材料构件有限元数值分析第34-36页
        4.1.3 斜撑式工装与复合材料构件有限元分析结果对比分析第36-38页
    4.2 立柱式工装第38-41页
        4.2.1 立柱式工装有限元分析第38-39页
        4.2.2 立柱式成型工装与复合材料构件有限元分析结果对比分析第39-41页
    4.3 侧板式工装第41-43页
        4.3.1 侧板式工装有限元分析第41-42页
        4.3.2 侧板式成型工装与复合材料构件有限元分析结果对比分析第42-43页
    4.4 不同材质对成型工装变形的影响第43-46页
        4.4.1 模具材质分类第43-44页
        4.4.2 三种材质模具基本性能对比第44页
        4.4.3 不同材质模具有限元模拟分析结果第44-46页
    4.5 本章小结第46-48页
结论第48-49页
参考文献第49-52页
致谢第52-53页
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文第53页
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