通過不同的方法測試5429樹脂及ZT7H/5429復(fù)合材料固化后的彈性模量、密度、泊松比、熱傳導(dǎo)系數(shù)等材料物性參數(shù),基于5429樹脂固化度與化學(xué)收縮應(yīng)變的關(guān)系表達(dá)式,推導(dǎo)出5429粘流態(tài)和粘彈態(tài)的密度、彈性模量與固化度的關(guān)系表達(dá)式。據(jù)此建立了包含熱傳導(dǎo)模型、固化動力學(xué)模型、殘余應(yīng)力模型的含金屬網(wǎng)復(fù)合膜的ZT7H/5429復(fù)合材料整個固化過程的三維有限元分析模型。使用該模型對ZT7H/5429固化過程中溫度場和固化度的分布進(jìn)行計算,將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行比較,驗證了該三維有限元分析模型的可靠性。在此基礎(chǔ)上,對J-403C對ZT7H/5429復(fù)合材料平板固化變形的影響進(jìn)行分析。結(jié)果表明,增加鋪層厚度、調(diào)整鋪層順序能夠有效降低金屬網(wǎng)復(fù)合膜對ZT7H/5429復(fù)合材料平板固化變形的影響,實驗數(shù)據(jù)與計算結(jié)果的誤差不大于5%,再次證明了模型的有效性。 

【文章來源】：復(fù)合材料科學(xué)與工程. 2020,(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

DSC測試ZT7H/5429復(fù)合材料比熱容

從圖2中可以看出,厚度低于3 mm的平板在不同的升溫速率條件(分別為1 k、3 k、5 k)下,溫度分布仍然比較均勻,可見對于薄板類結(jié)構(gòu)來說,升溫速率對平板內(nèi)部的溫度分布影響很小,幾乎可以忽略不計。選取3 mm中心位置使用K型鎳鉻-鎳硅絲熱電偶進(jìn)行固化過程溫度監(jiān)控,并與模擬試驗結(jié)果進(jìn)行對比。同時,將其中心位置的固化度與文獻(xiàn)[10]的試驗結(jié)果進(jìn)行對比驗證,詳見圖3。從圖中可以看出,在3 mm厚的薄板結(jié)構(gòu)中,溫度和固化度曲線的模擬值與試驗結(jié)果基本一致,這表明使用所建的三維有限元分析模型模擬ZT7H/5429復(fù)合材料的固化過程是可靠的。

從表4中可以看出,不含J-403C的ZT7H/5429復(fù)合材料的變形量非常小,可見J-403C是引起1 mm厚ZT7H/5429復(fù)合材料平板固化變形的主要原因,本文使用的三維有限元分析模型也表明,無J-403C時,1 mm厚的ZT7H/5429復(fù)合材料的變形量為0.28 mm(見圖5),與實測值的誤差為7%,充分表明了分析模型的可靠性。由于J-403C帶來的固化變形對一體化成型ZT7H/5429薄壁復(fù)合材料的應(yīng)用帶來了一定的影響,如在裝配過程中產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力,影響飛行器的氣動外形等。為了抑制J-403C所帶來的不利影響,使用本文的數(shù)值模擬計算研究了厚度、鋪層順序?qū)?fù)合材料固化變形的影響,并制造部分試驗件對模擬結(jié)果進(jìn)行了驗證。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于材料物性參數(shù)時變特性的復(fù)合材料層合板固化殘余應(yīng)變應(yīng)力數(shù)值模擬[J]. 賀繼林,蒙元明,王特,王小飛.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2017(05)
[2]復(fù)合材料V型構(gòu)件的固化變形預(yù)測及其工裝型面設(shè)計[J]. 王仁宇,關(guān)志東,王乾,蔣婷,黎增山.  材料導(dǎo)報. 2017(02)
[3]具有雙峰反應(yīng)特性的高韌性雙馬來酰亞胺樹脂固化動力學(xué)和TTT圖[J]. 張晨乾,陳蔚,葉宏軍,關(guān)志東,黎增山.  材料工程. 2016(10)
[4]樹脂基復(fù)合材料曲面結(jié)構(gòu)件固化變形數(shù)值模擬[J]. 馬云榮,賀繼林,李棟,譚耀,徐雷.  復(fù)合材料學(xué)報. 2015(03)
[5]模具對熱固性樹脂基復(fù)合材料固化變形的影響[J]. 岳廣全,張博明,杜善義,戴福洪.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2010(05)
[6]熱固性樹脂基復(fù)合材料固化變形影響因素分析[J]. 張紀(jì)奎,酈正能,關(guān)志東,程小全,王軍.  復(fù)合材料學(xué)報. 2009(01)
[7]不對稱鋪層復(fù)合材料制造工藝探討[J]. 李敏,張寶艷.  航空材料學(xué)報. 2006(03)



本文編號：3469399