樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比重小、比強(qiáng)度和比模量高、抗疲勞性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),在航空工業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。除了材料自身的性能以外,固化工藝對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料的性能有很大的影響。本文采用以某航空常用環(huán)氧樹(shù)脂為基體,玻璃纖維為增強(qiáng)材料的樹(shù)脂基復(fù)合材料作為研究對(duì)象,針對(duì)采用熱風(fēng)槍進(jìn)行加熱的固化過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究,主要研究?jī)?nèi)容為:(1)針對(duì)按比例混合的環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑進(jìn)行DSC實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到該樹(shù)脂的固化動(dòng)力學(xué)參數(shù),獲取了固化工藝溫度曲線(xiàn),為建立熱固化過(guò)程的物理模型和數(shù)學(xué)模型提供參數(shù)依據(jù)。(2)建立了樹(shù)脂基復(fù)合材料熱風(fēng)槍固化的物理模型以及基于熱對(duì)流、熱傳導(dǎo)、湍流運(yùn)動(dòng)和固化動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建了復(fù)合材料層合板固化過(guò)程中溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng)的有限元計(jì)算方法。(3)構(gòu)建了不同進(jìn)出口尺寸的空氣域有限元模型,搭建了熱風(fēng)槍固化實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模型合理性的驗(yàn)證。通過(guò)有限元方法研究了進(jìn)出口尺寸對(duì)層合板固化過(guò)程的影響。得到的結(jié)論如下:空氣域的進(jìn)出口尺寸設(shè)計(jì)越大,湍流運(yùn)動(dòng)越劇烈,層合板升溫加快,但溫度梯度和熱應(yīng)力變化不大。(4)構(gòu)建了不同出口位置設(shè)計(jì)的空氣域有限元模型,數(shù)值分析了不同...

【文章頁(yè)數(shù)】：107 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 選題依據(jù)與背景情況
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)內(nèi)外固化技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)外溫度場(chǎng)數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國(guó)內(nèi)外熱應(yīng)力數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國(guó)內(nèi)外多物理場(chǎng)耦合的有限元方法研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究的目的與意義
        1.3.1 課題研究的目的
        1.3.2 課題研究的意義
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
    1.5 章節(jié)安排
第二章 熱風(fēng)槍固化過(guò)程中樹(shù)脂基復(fù)合材料的溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力的有限元計(jì)算方法
    2.1 熱傳遞及對(duì)流換熱數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 瞬態(tài)熱傳導(dǎo)方程
        2.1.2 熱對(duì)流方程
        2.1.3 固化過(guò)程中的初始條件及邊界條件
    2.2 基于有限元方法的溫度場(chǎng)計(jì)算
    2.3 基于有限元方法的熱應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算
    2.4 控制方程及湍流模型
        2.4.1 質(zhì)量守恒方程
        2.4.2 動(dòng)量守恒方程
        2.4.3 能量守恒方程
        2.4.4 k-ε湍流模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 非等溫DSC法計(jì)算環(huán)氧樹(shù)脂固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)
    3.1 引言
    3.2非等溫DSC實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料制備
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 n級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型
        3.3.2 動(dòng)態(tài)固化反應(yīng)下非等溫DSC曲線(xiàn)分析
        3.3.3 非等溫固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程
        3.3.4 固化工藝曲線(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 空氣域出入口尺寸對(duì)層合板固化過(guò)程的影響
    4.1 引言
    4.2 物理模型的建立
    4.3 驗(yàn)證模型合理性
        4.3.1 搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        4.3.2 熱風(fēng)槍固化實(shí)驗(yàn)流程
        4.3.3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 出入口設(shè)計(jì)及湍流參數(shù)
        4.4.2 不同空氣域出入口尺寸對(duì)空氣域流場(chǎng)的影響
        4.4.3 不同空氣域出入口尺寸對(duì)層合板溫度場(chǎng)的影響
        4.4.4 不同空氣域出入口尺寸對(duì)層合板熱應(yīng)力的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 空氣域出口位置設(shè)計(jì)對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料層合板固化過(guò)程的影響
    5.1 引言
    5.2 不同出口位置的空氣域模型設(shè)計(jì)
    5.3 結(jié)果和討論
        5.3.1 不同出口位置設(shè)計(jì)對(duì)空氣域流場(chǎng)的影響
        5.3.2 不同出口位置設(shè)計(jì)對(duì)對(duì)流換熱的影響
        5.3.3 不同出口位置設(shè)計(jì)對(duì)層合板溫度場(chǎng)的影響
        5.3.4 不同出口位置設(shè)計(jì)對(duì)層合板熱應(yīng)力的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 鋪層厚度對(duì)層合板熱風(fēng)槍固化過(guò)程的影響
    6.1 引言
    6.2 層合板鋪層設(shè)計(jì)
        6.2.1 常用的鋪層設(shè)計(jì)
        6.2.2 層合板不同鋪層厚度設(shè)計(jì)
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 不同鋪層厚度下復(fù)合材料層合板溫度場(chǎng)的變化
        6.3.2 不同鋪層厚度下復(fù)合材料層合板熱應(yīng)力場(chǎng)的變化
    6.4 本章小結(jié)
第七章 不同固化工藝對(duì)層合板保溫及降溫階段的影響
    7.1 引言
    7.2 熱風(fēng)槍和熱補(bǔ)儀固化方案
        7.2.1 固化工藝溫度曲線(xiàn)
        7.2.2 物理模型
        7.2.3 熱補(bǔ)儀固化邊界條件
    7.3 保溫及降溫過(guò)程的數(shù)值模擬結(jié)果與討論
        7.3.1 不同固化工藝下的溫度場(chǎng)分布
        7.3.2 不同固化工藝下的熱應(yīng)力分布
    7.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝



本文編號(hào)：3825211