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《纖維纏繞復(fù)合材料固化工藝過程數(shù)值研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、JournalofMechanicalStrength2008,30(2):250～254X纖維纏繞復(fù)合材料固化工藝過程數(shù)值研究NUMERICALSIMULATIONOFTHECUREPROCESSOFTHEFILAMENT2WOUNDCOMPOSITES楊慧XX(南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院,南京210016)YANGHui(InstituteofJincheng,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)摘要基于Springer熱化學(xué)模型,提出一種用于研究纖維纏繞復(fù)合材料
2、圓筒結(jié)構(gòu)固化工藝過程的數(shù)值方法。通過用戶子程序HETVAL把Springer熱化學(xué)模型嵌入到ABAQUS有限元中,采用接觸模型和變約束方法處理纏繞固化過程中的動(dòng)態(tài)約束問題。利用該數(shù)值計(jì)算方法研究纏繞速率對(duì)固化反應(yīng)中溫度場(chǎng)和固化度分布的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)纏繞速度對(duì)溫度場(chǎng)和固化反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生很大影響。速度快時(shí)纏繞結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)較纏繞速度慢時(shí)要低,從而導(dǎo)致纏繞速度快時(shí)的固化反應(yīng)不充分。關(guān)鍵詞纏繞復(fù)合材料固化度Springer熱化學(xué)模型有限元方法中圖分類號(hào)TB332TB115AbstractBasedonthethermalchemicalmodelofSpringer,a
3、newnumericalmethodisdevelopedtostudythethermalcurepro2cessoffilament2windingcompositecylinder.TheusersubroutineHETVALhasbeenprogrammedforABAQUStosimulatetheSpringermodel,andthecontactmodelsandvariedboundaryconditionsdependedonthestephavebeenadoptedtodealwiththedynamiccondi2tionsinth
4、efilamentwindingprocess.Finally,theeffectoffilamentwindingspeedonthetemperaturefieldandthecuredegreedistribu2tionhasbeenstudied.Theconclusionscanbedrawnthatthefilamentwindingspeedaffectsthecureprocesstoagreatextent.Thetem2peratureunderlowerwindingspeedwillhigherthanthatofhighwinding
5、speed,andthedegreeofcurereactionunderlowerwindingspeedcanbemoresufficientthanthatofhighwindingspeed.KeywordsFilamentwindingcomposite;Curedegree;Springerchemicalmodel;FiniteelementmethodCorrespondingauthor:YANGHui,E2mail:yangh-ll@sina.com.cn,Tel:+86225281719175,Fax:+86225284895187Man
6、uscriptreceived20060622,inrevisedform20061016.接影響樹脂基體的固化程度和纏繞復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)1引言[123][4]130521307[5][6]度。Calius、Dusi、Teplinsky、Schle2[7]由于纖維纏繞復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有比強(qiáng)度大、比剛diewski等對(duì)熱塑性復(fù)合材料纏繞結(jié)構(gòu)的工藝過程進(jìn)度高、容易成型等諸多優(yōu)點(diǎn),在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、魚雷行數(shù)值模擬,分別建立相應(yīng)的熱化學(xué)模型和材料模型,發(fā)射管、壓力容器、玻璃鋼管等結(jié)構(gòu)中得到日益廣泛的討論了纏繞復(fù)合材料固化過程中物理、化學(xué)現(xiàn)象及其應(yīng)用。隨著纏繞技術(shù)的不斷提
7、高,纏繞結(jié)構(gòu)已不再局力學(xué)響應(yīng),研究在非穩(wěn)定溫度場(chǎng)工況下溫度控制以及[8]限于以往的圓筒型或回轉(zhuǎn)體型結(jié)構(gòu),因而其應(yīng)用范圍不同的固化方法對(duì)纏繞結(jié)構(gòu)性能的影響。Springer又得到了進(jìn)一步的拓寬,例如,飛機(jī)機(jī)身(全復(fù)合材料提出一種熱化學(xué)模型用于描述纏繞圓筒結(jié)構(gòu)的固化反小型飛機(jī))、直升機(jī)旋翼、機(jī)頭雷達(dá)罩、輕型飛機(jī)的座艙應(yīng)過程,該模型將纏繞工藝過程中的諸多變量如纏繞框架和高性能戰(zhàn)斗機(jī)的S形進(jìn)氣道等復(fù)雜形體也已經(jīng)速率、纖維張力、操作溫度與復(fù)合材料筒體和芯軸的熱[9]20223[10211]開始應(yīng)用纏繞復(fù)合材料。另外由于纏繞復(fù)合材料與金化學(xué)和力學(xué)行為關(guān)聯(lián)起來。李辰砂等對(duì)該
8、屬材料的損傷與破壞機(jī)理不同,纖維增強(qiáng)復(fù)
