复合材料学报

作者：史明, 陈普会,

关键词：多学科耦合, CFRP复合材料帽型加筋板, 过程仿真, 自动化制造, 芯模,

民机复合材料帽型壁板自动化制造包含自动铺丝(AFP)和热压罐固化过程，工艺复杂，故有必要对其进行理论研究和建模。分别建立粘弹性力学和多孔渗流耦合模型对铺丝过程进行仿真；建立复合材料热传导、化学交联反应、固化动力学、多孔介质渗流和材料性能时变性耦合模型对固化过程进行仿真。应用所建立的耦合模型对AS4/3051-6系列碳纤维/环氧树脂(CFRP)预浸料热压罐固化制备复合材料平板工艺进行仿真，并将其结果与实验结果对比，验证了此方法的有效性。随后，将此方法应用于大型复合材料帽型壁板制造过程仿真，仿真结果表明：(1) AFP头在经过帽型腔体时存在下陷，下陷量与硅橡胶气囊支撑性能相关，应用本文设计芯模下陷量仿真值为原先的38%，铺丝头对蒙皮的影响面积仿真值为原先的30%；(2) 帽型加筋板内部温度与工艺温度不同，其最高温度出现在保温过程结束后升温阶段初期，预测值为工艺温度的106%，且接合处内外层温度差别明显；(3) 帽型加筋壁板内部黏度随时间先减小后急剧上升，内层黏度较外层黏度变化速率更大；(4) 帽型加筋板蒙皮平均厚度预测值由成型前的4.5 mm减少至4 mm，测量厚度为3.88 mm，仿真误差为3.1%。

来源：2021年第12期

《复合材料学报》期刊编辑部

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