基于热固性树脂基复合材料帽型加筋结构制造的硅橡胶芯模预制调型孔理论建模与实验验证

白海明¹，湛利华¹，李树健²，彭文飞^1,3，殷锐¹

1. 中南大学机电工程学院2. 中南大学轻合金研究院3. 宁波大学机械工程与力学学院

摘 要：硅橡胶芯模是实现热固性树脂基复合材料帽型加筋结构共固化成型的关键工装之一,而在预浸料固化加热过程中硅橡胶芯模的热膨胀需要通过预制适当的调型孔来消除,以保证帽型加筋结构的成型质量。首先,通过建立硅橡胶芯模预制调型孔热力耦合有限元分析模型对不同结构的硅橡胶芯模进行了计算机仿真,从而得出了实现复合材料帽型加筋结构形性协同制造的硅橡胶芯模预制调型孔最佳尺寸范围。然后,综合分析了硅橡胶芯模受热膨胀的可能影响因素,进而建立了考虑体积修正系数的预制调型孔计算模型。接着,利用有限元方法回归了芯模预制调型孔体积修正系数,并利用回归出的修正系数对不同截面尺寸的帽型结构进行了仿真验证,从而确定了较为准确的预制调型孔理论计算模型。最后,通过实验验证了该数学模型及有限元分析方法的正确性,为制造复合材料帽型加筋结构提供了理论与实验依据。

关键词：热固性树脂基复合材料;帽型加筋结构;硅橡胶芯模;预制调型孔;有限元;