线性聚酰亚胺粉末冷等静压成型模拟及验证

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1、线性聚酰亚胺粉末冷等静压成型模拟及验证１ꎬ２２２１姜卓钰张朋包建文王克俭(１北京化工大学机电工程学院ꎬ成型制造研究中心ꎬ北京１０００２９)(２中航工业复合材料技术中心ꎬ北京航空材料研究院ꎬ先进复合材料重点实验室ꎬ北京１０００９５)文摘为了实现聚酰亚胺模塑粉的等静压近净成形ꎬ采用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ对线性聚酰亚胺模塑粉的冷等静压(ＣＩＰ)成型过程进行了模拟分析ꎬ利用Ｃａｍ－Ｃｌａｙ模型分析了圆柱体和长方体结构冷等静压成型前后的尺寸变化ꎬ并进行检验ꎮ结果显示圆柱体模拟与实验结果的误差在２.５％以内ꎬ长方体误差控制在４％以内ꎬ表明该模拟分

2、析较准确预测了制件的尺寸变化ꎮ关键词聚酰亚胺ꎬ冷等静压ꎬ有限元分析ꎬ硬化方程中图分类号:ＴＦ１２４.３ＤＯＩ:１０.１２０４４/ｊ.ｉｓｓｎ.１００７－２３３０.２０１７.０６.００４ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｏｌｄＩｓｏｓｔａｔｉｃＭｏｌｄｉｎｇｏｆＬｉｎｅａｒＰｏｌｙｉｍｉｄｅＰｏｗｄｅｒ１ꎬ２２２１ＪＩＡＮＧＺｈｕｏｙｕＺＨＡＮＧＰｅｎｇＢＡＯＪｉａｎｗｅｎＷＡＮＧＫｅｊｉａｎ(１ＭｏｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒꎬＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａ

3、ｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００２９)(２ＡＶＩＣＣｏｍｐｏｓｉｔｅＣｅｎｔｅｒꎬＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓꎬＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙＢｅｉｊｉｎｇ１０００９５)ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｎｅａｒ￣ｎｅｔ

4、￣ｓｈａｐｅｆｏｒｍｉｎｇｏｆｔｈｅｐｏｌｙｉｍｉｄｅｍｏｌｄｉｎｇｐｏｗｄｅｒꎬｔｈｅｃｏｌｄｉｓｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓ￣ｉｎｇ(ＣＩＰ)ｏｆｌｉｎｅａｒｐｏｌｙｉｍｉｄｅｍｏｌｄｉｎｇｐｏｗｄｅｒｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＡＢＡＱＵＳ.ＴｈｅＣａｍ￣Ｃｌａｙｍｏｄｅｌｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｓｉｚｅｏｆｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｂｌａｎｋｓａｆｔｅｒｃｏｌｄｉｓｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｉｎｇꎬａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ

5、ａｌｒｅｓｕｌｔｓ.Ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｌｕｍｎａｒｂｌａｎｋｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｗｉｔｈｉｎ２.５％ꎬａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｃｕｂｏｉｄｓｂｌａｎｋｗｉｔｈｉｎ４％.Ｓｏｔｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃｏｕｌｄｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｔｅｌｙ.ＫｅｙｗｏｒｄｓＰｏｌｙｉｍｉｄｅꎬＣｏｌｄｉｓｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｉｎｇꎬＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓꎬＨａｒｄｅｎｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎ０引言应用于线性聚

6、酰亚胺成型的研究报道较少ꎮ聚合物聚酰亚胺材料能够在长期高温环境下保持较高等静压成型过程多通过多次试验获得制件的尺寸变[１－３]的综合性能而成为飞机发动机的热门材料之一ꎮ化规律ꎬ这增加了成本ꎬ若能够采用数值模拟的方法线性聚酰亚胺的分子链刚性大ꎬ分解温度前不会熔对其实验结果进行有效地预测ꎬ则可用于指导坯料的融ꎬ故成型较为困难ꎬ目前较多采用模压成型工艺ꎬ但尺寸设计和制品近净成型工艺优化ꎬ可进一步提高线模压成型压力大、温度高ꎬ工艺复杂ꎬ周期较长ꎬ性能性聚酰亚胺模塑粉的等静压成型效率ꎮ稳定性差ꎬ生产效率较低ꎬ因此有必要开发更高效的粉末等静压成型

7、模拟中将其看作可压缩连续介成型工艺ꎮ鉴于金属、石墨以及陶瓷等材料采用等静质的宏观模型ꎬ该模型的模拟结果与实际结果符合程[７]压成型取得了良好的效果ꎬ部分研究者已将该工艺引度较好ꎬ故在黏土或金属粉末的模拟过程中采用[８－９][１０]入到聚四氟乙烯(ＰＴＦＥ)、超高分子量聚乙烯(ＵＨＭ￣较多的是Ｃａｍ￣Ｃｌａｙ模型ꎮ如Ｓ.Ｃ.Ｌｅｅ和Ｈ.Ｃ.[４－６][１１]ＷＰＥ)等聚合物材料的成型过程中ꎬ但将该工艺Ｙａｎｇ将该模型用于分析冷等静压ＣＩＰ(Ｃｏｌｄｉｓｏ￣收稿日期:２０１７－０４－２８ꎻ修回日期:２０１７－０７－１６第一作者简介:姜卓钰

8、ꎬ１９９０年出生ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事树脂基复合材料成型相关研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｊｚｙ１８０＠１６３.ｃｏｍ通信作者:包建文ꎬ１９６９年出生ꎬ博士ꎬ研究员ꎬ主要从事树脂基复合材料相关研究ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｂａｏｊｉａｎｗｅ