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《复合材料固化过程中温度及应变场分布的解析解_李君》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、ISSN1000-0054清华大学学报(自然科学版)2009年第49卷第5期w28CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2009,Vol.49,No.5http://qhxbw.chinajournal.net.cn复合材料固化过程中温度及应变场分布的解析解11122李君,姚学锋,刘应华,寇哲君,戴棣(1.清华大学工程力学系,北京100084;2.北京航空制造工程研究所,北京100024)摘要:针对复合材料层合板结构件的制造工艺过程,建立部环境温度的变化,以及层合板内部固化反应出现简化的一维层合板结构件的瞬态
2、热传导方程;基于典型的的化学放热现象,在层合板内部将产生复杂的温度固化工艺曲线,推导出复合材料层合板结构件固化过程中的梯度。这种不均匀分布的温度场,不仅会引起复合材温度场分布函数,并建立固化过程中的过余温度和Biot数以料的固化不均匀,而且还将在复合材料内产生热应及Fourier数的关系;绘制出层合板结构件厚度方向在典型力和变形,从而导致复合材料的早期破坏。因此,研固化工艺方案下中心线上温度场分布的Heisler图,然后基究复合材料层合板在固化工艺过程中板内温度分布于温度场分布计算出层合板结构件在固化过程中导致的内及其变化规律,对提高复合材
3、料工艺质量有重要意部应变场分布,研究表明,对于升(降)阶段,中心温度和边界温度相差不大;对于保温阶段,结构件内部温度出现显著的义。峰值。目前对于复合材料层合板固化过程中的研究计[1]关键词:固化;瞬态热传到;Heisler图算主要是采用有限元方法进行处理。Zhu等运用有限元方法研究了结构固化过程中的温度及固化度中图分类号:TB33文献标识码:A[2]文章编号:1000-0054(2009)05-0126-05的分布;Lee运用粘弹性方法研究了不同的温度边界条件对结构件翘曲变形的影响。此外还有张纪[3][4]奎、阎勇等都运用FEA研究了结构固
4、化过程中Ananalyticapproachforthetemperature的温度场分布。但是运用有限元方法(FEA)进行计fieldsandthestrainofcomposite算时,必须知道热压罐内部的温度分布、对流换热的laminateundercuring相关参数,树脂、纤维以及模具的热力学材料参数LIJun1,YAOXuefeng1,LIUYinghua1,等,才能获得结构件内部的温度随时间和空间的变KOUZhejun2,DAIDi2化关系。这样对于工程师的实际运用就存在一定的(1.DepartmentofEngineerin
5、gMechanics,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;困难。随着传热学的发展,人们开始将其运用到此领[5]2.BeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearch域,如Monte研究了层合板内的瞬态热传导问题。Institute,Beijing100024,China)本文主要基于一维瞬态热传导方程,建立复合Abstract:Accordingtothecuringprocessofcompositelaminate,a材料层合板结构件固化过程中的
6、温度场分布函数,simplifiedone-dimensionaltransientheatconductionequationforthecompositelaminatewasestablished.Basedonatypicalcuring以及固化过程中的过余温度和Biot、Fourier数的关technologycurve,thetemperaturefunctionforthecomposite系,进一步绘制层合板中心温度场的Heisler图,并laminatestructureundercuringwasderived.Ther
7、elationshipwas研究不同的升温速率和过余温度的关系,然后基于establishedamongthesurplustemperatureandtheBiotnumber,Fouriernumber;andthenprovidesHeislerchartforthemidplaneof温度场分布计算出层合板结构件在固化过程中导致thepartinthecaseoftheholdandrampstage.Basedonthe的内部应变场分布。temperaturefield,thestrainfieldwascalculated.Th
8、eresultshowsthatinternaltemperatureclosedtotheboundaryintherampstage,butintheholdstage,th
