复合材料学报

作者：卫宇璇, 张明, 刘佳, 路明雨, 张鑫, 李波, 李笑,

关键词：变刚度, 多级三维有限元模型, 固化变形, 自动铺放, 黏弹性本构模型,

准确预测和控制变刚度结构的固化变形是合理进行变刚度设计的关键环节，复合材料结构的固化变形不仅会影响结构的刚度强度特性、同时会对结构的装配性能产生影响。基于自动铺放技术，提出面向过程的丝束-路径-面板多级三维变刚度有限元模型算法。结合Kamal自催化固化动力学模型和广义Maxwell黏弹性本构模型进行热-化学-力多场耦合分析，计算固化过程中结构内部温度场、固化度场和残余应力场的变化，最终得到变刚度层合板的固化变形特性。通过参数化分析，研究了自动铺放过程中轨迹控制参数<i>T</i>₀、<i>T</i>₁和覆盖法则对结构固化变形产生的影响。研究结果表明：<i>T</i>₀=45°时，当<i>T</i>₁&lt;<i>T</i>₀变刚度结构的固化变形随着<i>T</i>₁的增大而增大，当<i>T</i>₁&gt;<i>T</i>₀，变刚度结构的固化变形随着<inline-formula><span class="inline-formula-span"> T_1</span><img text_id='M1' class='formula-img' style='display:none;' src='2021-0429_M1.jpg'><alternatives></alternatives></inline-formula>的增大而减小。100%覆盖法则有效减小结构的固化变形，而0%覆盖法则使固化变形增大。本文提出的方法可以有效预测工艺参数对变刚度结构固化变形的影响。

来源：2022年第5期

《复合材料学报》期刊编辑部

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