复合材料层合板固化压实过程有限元数值模拟及影响因素分析

根据有效应力准则和达西定律建立了描述复合材料固化压实过程层合板压缩和树脂流动的二维有限元方程,节点自由度为位移和树脂压力,采用向后差分方法直接耦合积分求解以提高收敛速度。数值计算结果表明:随着层合板厚度的增加,厚度压缩率减小,固化压实所需时间增加,树脂在厚度方向的不均匀性逐渐增加。对于厚度较大的层合板,采用提高固化压力和双面吸胶两种工艺对比情况说明,后者可以显著提高压实程度并得到相对均匀的树脂含量分布。

曲率参数对纤维增强树脂基复合材料构件固化压实的影响

根据有效应力准则和达西定律,结合曲线坐标系,构建了曲面复合材料构件固化过程中的树脂流动和纤维压实控制方程;建立了基于AS4/3501-6纤维树脂体系的层合板仿真模型,并将分析结果与实验数据对比,验证了模型的有效性;研究了曲率参数对复合材料构件非等温固化压实的影响规律,比较和分析了曲率参数与厚度和压力参数耦合作用下对树脂流动行为的影响机制。结果表明:构件曲率参数会对树脂分布产生一定影响,曲率越大,树脂分布的非均匀性越大;曲率参数的作用表达受到厚度与压力参数的影响,当厚度与压力较小时,对曲率的影响不明显。

吸胶膜对复合材料构件固化过程中树脂流动行为的影响

热固性树脂基复合材料构件成型过程中的树脂流动行为决定了其最终成型后的纤维体积分布情况,严重影响构件的最终成型质量。而吸胶膜作为预浸料中的多余树脂流出构件后的吸收载体,其材料特性对树脂的流动过程起主导作用。以吸胶膜为关注重点,基于AS4/3501-6复合材料体系,建立了厚截面复合材料构件在热压罐中固化压实的仿真模型,模型包括了固化反应、热传导和紧密压实三个模块。模型与实验中构件的压实情况对比,验证模型的可行性。通过模型计算结果研究了吸胶膜的孔隙率、渗透率及厚度等关键参数在压力、温度等工艺条件的协同作用下对树脂流动行为的影响规律。结果表明:吸胶膜的孔隙率和厚度作为吸收树脂载体的空间度量,对构件的最终压实厚度起主要作用;吸胶膜的渗透率通过树脂流动速度影响固化压实过程,渗透率过小时,构件的压实厚度明显减小。