考虑模具和黏弹性的复合材料固化变形数值模型

乔巍¹，姚卫星^1,2，黄杰¹

1. 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室2. 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室

摘 要：考虑了模具作用和材料的黏弹性,建立了复合材料构件残余应力和固化变形的三维数值模型。在模具与复合材料构件间引入界面剪应力,模拟升温过程中模具-构件的相互作用。分析了固化过程中温度和固化度对材料力学性能的影响,分别采用线弹性和黏弹性本构方程描述凝胶前后材料的应力-应变关系。采用热-力顺序耦合分析方法,在ABAQUS软件中建立了模拟复合材料固化过程的有限元模型,分析了固化过程中温度场、固化度场、残余应力及变形。最后,通过与试验结果的对比,验证了所建数值模型的合理性和准确性。结果表明,固化过程中单向板和非对称层合板内产生的残余应力在厚度方向上呈非对称分布,这是脱模后层合板变形的根本原因。

关键词：复合材料;固化变形;残余应力;模具-构件相互作用;材料的黏弹性;