本文關鍵詞：樹脂基復合材料修補片固化過程中的溫度場及熱應力分析

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【摘要】：復合材料具有重量輕、比剛度大、彈性優(yōu)良、強度高、抗疲勞性能好、加工成型方便及可設計性能好等優(yōu)點,歷經多年發(fā)展,最初作為次承力結構的復合材料逐漸發(fā)展應用到了現(xiàn)在的主承力結構上。復合材料成型的方法有很多,熱固化成型是其主要方式之一。在樹脂基復合材料修補片固化過程中,外部環(huán)境溫度的變化和內部固化反應產生的化學熱相互耦合,使修補片內部產生復雜的溫度分布和變化,這種復雜的溫度場對復合材料固化的均勻性和材料內部的熱應力都會產生影響,從而影響其固化質量。 本文以3234/T300B樹脂基復合材料為研究對象,研究了熱補儀加熱固化條件下樹脂基復合材料預浸料修補片在不同固化階段的溫度場和熱應力變化和分布規(guī)律。研究結果可為減小修補片固化過程中的熱應力,優(yōu)化復合材料修補片固化過程,提高挖補修理固化工藝提供數(shù)值依據(jù)。主要內容為： (1)實驗研究了樹脂基復合材料的挖補修理方法和過程,設計了熱補儀加熱固化工藝溫度曲線。 (2)建立了復合材料修補片的物理模型和有限元數(shù)學模型,研究了不同形狀和不同厚度的修補片內的溫度場。結果表明：修補片內部不同點的溫度和固化度隨時間的變化趨勢相同。 (3)分析了升溫速率、修補片厚度及挖補角度等因素對修補片固化過程中內部溫度場和固化度的影響。升溫速率越快,固化開始時間越早,固化完成時間越短；厚修補片固化開始的時間較晚,但內部反應物質充足,因此完成固化所需要的時間較短；挖補角度越大,厚修補片非中心點處溫度峰值越高,固化速度越快。 (4)分析了厚度對梯形臺修補片內部的熱應力分布的影響以及升溫速率和挖補角度對厚截面梯形臺修補片內部熱應力的影響。升溫速率越高,修補片內部的熱應力越大；厚修補片內熱應力大于薄修補片內熱應力。挖補角度越大修補片內部熱應力的分布越復雜,挖補角度越小,修補片內部的熱應力分布越清晰,且熱應力從內部到外部逐漸減小。但挖補角度越小,修補片內部的熱應力越大。
【關鍵詞】：樹脂基復合材料 修補片 熱固化 溫度場 熱應力
【學位授予單位】：中國民用航空飛行學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V258
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 選題的背景10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 復合材料固化過程中溫度場的國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 復合材料固化過程中熱應力的國內外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 復合材料挖補修理技術的國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題研究的內容和意義14-15
• 1.3.1 課題研究的內容14
• 1.3.2 課題研究的意義14-15
• 1.4 本文的主要工作和章節(jié)安排15-17
• 第二章 復合材料挖補修理實驗17-24
• 2.1 前言17
• 2.2 實驗過程17-22
• 2.2.1 挖補修理所需物品和準備工作17-18
• 2.2.2 挖補修理流程18-19
• 2.2.3 維修過程19-20
• 2.2.4 固化過程20-22
• 2.3 復合材料的挖補示意圖22-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第三章 溫度場和熱應力有限元計算方法24-33
• 3.1 溫度場的有限元計算數(shù)學模型24-27
• 3.1.1 熱傳導方程24-25
• 3.1.2 固化動力學方程25-26
• 3.1.3 初始條件和邊界條件26-27
• 3.2 溫度場的有限元計算方法27-31
• 3.3 熱應力的有限元計算方法31-32
• 3.4 本章小結32-33
• 第四章 修補片固化過程中溫度場的有限元模擬計算與分析33-54
• 4.1 物理模型33-36
• 4.2 計算方法驗證36-37
• 4.3 溫度場計算結果討論37-52
• 4.3.1 修補片內部溫度分布圖37-38
• 4.3.2 修補片內部不同點的固化過程對比38-44
• 4.3.3 升溫速率對修補片固化過程溫度場和固化度的影響44-47
• 4.3.4 修補片厚度對修補片固化過程溫度和固化度的影響47-49
• 4.3.5 修補片挖補角度對修補片固化過程溫度和固化度的影響49-52
• 4.4 溫度場分析52-53
• 4.5 本章小結53-54
• 第五章 梯形臺修補片固化過程中的熱應力分析54-67
• 5.1 有限元模型的建立54-55
• 5.2 熱應力的有限元模擬計算55-56
• 5.3 厚度對梯形臺修補片內部熱應力的影響56-62
• 5.3.1 厚梯形臺修補片內部熱應力分布56-60
• 5.3.2 薄梯形臺修補片內部熱應力分布60-61
• 5.3.3 梯形臺修補片內部熱應力分布分析61-62
• 5.4 升溫速率對厚截面梯形臺修補片內部熱應力的影響62-64
• 5.5 挖補角度對厚截面梯形臺修補片內部熱應力的影響64-66
• 5.6 本章小結66-67
• 總結與展望67-70
• 參考文獻70-73
• 攻讀碩士期間取得的研究成果73-74
• 致謝74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王志遠;陳剛;鄭志才;;樹脂基復合材料固化過程溫度場研究進展[J];工程塑料應用;2010年08期

2 鄭立勝;李遠才;代永朝;;環(huán)氧復合材料用微波固化技術及其展望[J];玻璃鋼/復合材料;2006年03期

3 謝懷勤,陳輝,方雙全;聚合物基復合材料模壓成型過程固化度與非穩(wěn)態(tài)溫度場的數(shù)值模擬[J];復合材料學報;2003年05期

4 郭戰(zhàn)勝,杜善義,張博明,武湛君;厚截面樹脂基復合材料的溫度場研究Ⅰ:模擬[J];復合材料學報;2004年05期

5 譚華,晏石林;熱固性樹脂基復合材料固化過程的三維數(shù)值模擬[J];復合材料學報;2004年06期

6 Ali Al-Mansour,程小全,寇長河;單面貼補修理后層合板的拉伸性能[J];復合材料學報;2005年03期

7 張紀奎;關志東;酈正能;;熱固性復合材料固化過程中溫度場的三維有限元分析[J];復合材料學報;2006年02期

8 滕錦;李斌太;莊茁;;z-pin增韌復合材料層合板低速沖擊損傷過程研究[J];工程力學;2006年S1期

9 陳紹杰;;復合材料技術發(fā)展及其對我國航空工業(yè)的挑戰(zhàn)[J];高科技纖維與應用;2010年01期

10 張劍,李思簡;復合材料大層數(shù)層合板熱變形熱應力有限元分析[J];固體力學學報;1997年04期

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本文編號：879279