带防热层复合材料锥壳热固化变形的数值模拟

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1、20t3年8月北京航空航天大学学报August2013第39卷第8期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．8带防热层复合材料锥壳热固化变形的数值模拟张纪奎马志阳李学梅(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)(航天材料及工艺研究所，北京100076)程小全(jE京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：采用数值模拟方法研究带防热层缠绕成型复合材料锥壳热固化变形的形成机理和影响因素．建立了带防热层复合材料锥壳热固化变形预测的三维有限

2、元程序．计算结果表明：外层防热材料和内层结构材料热膨胀系数不匹配是引起壳体固化变形的主要原因．提出在内层和外层之间增加中间过渡层的方法控制壳体的固化变形，中间层材料为丁腈橡胶片时可使固化变形减小20％以上．采用数值模拟方法讨论了中间层模量、厚度以及缠绕张力对壳体固化变形的影响，分析结果表明：固化变形随中间层模量的增加而增加，随中间层厚度的增加略有减小；缠绕张力释放增加壳体的固化变形，缠绕张力越大引起的固化变形越大．关键词：复合材料；防热层；固化变形；数值模拟；影响因素中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：100I一5965(2013)08

3、．1037-05NumericalsimulationofcuredeformationofcompositetapershellwiththermalprotectionlayerZhangJikuiMaZhiyang(School。fAeronauticsScienceandEngineering，BeijingUniVersityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)LlXuemei(AerospaceResearchInstituteofMaterialsandProcessin

4、gTechnology，Beijing100076，China)ChengXiaoquan(SchoolofAeronauticsScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：Athree-dimensionalfiniteelementmodelwasdevelopedtosimulateandDredictthecurede．formationduringthewindingprocessingo

5、facompositetapershellwiththermalprotection1ayers．Accordingtotheresultsofnumericalsimulation，thefirstcauseoftheshell’ScuredeformationwasthethermalexDansl‘oncoefficientdifferencebetweenprotectionmaterialandstructuralmaterialwhich1avonouter1aversandinnerlayersrespectively．Meanwh

6、ile，thiscuredeformationcanbecontrolledeffectivelybyaddingthemiddle1averbetweenouterlayersandinnerlayers，whichreducedabout20％deformationbyusingnitrilerubberasthemiddlelayer’Smaterial．Theeffectsofotherinfluencefactorswerealsodiscussed：curedefbrmationwasin．creasedbyimprovingthem

7、iddlelayer’smodulusanddecreasedslightlybyincreasingthemiddlelayer’sthick．ness；thereliefofwindingtension，tosomedegree，hadanimpactondeformation．andlargertensionleadstohigherdeformation．Keywords：compositematerials；thermalprotectionlayer；curedeformation；numericalsimulation：in．flH

8、encefactnr收稿日期：2012加8．30；网络出版时间：2012-11—2611：39网络出版地址：WWW．cnki．net／k