复合材料热隔膜成型工艺中的隔膜力学行为研究

摘要

复合材料以其优越的性能在航空航天领域得到了广泛应用，飞机结构件上的复合材料用量不断增加。随着航空航天技术的不断发展，对复合材料成型工艺的要求也越来越高，传统的手糊成型无法实现高效率生产，而机械化铺层又难以适用于复杂结构件。在这种形势下，热隔膜成型工艺逐渐兴起并成为制造复合材料飞机机翼等结构件的理想成型工艺。
　　本文以复合材料热隔膜预成型工艺中的隔膜为研究对象，分析了热隔膜成型工艺机制，采用实验和有限元模拟相结合的方式，重点研究了热隔膜成型工艺中的隔膜力学行为，为进行热隔膜成型及有限元仿真奠定了基础。
　　针对热隔膜预成型工艺中所用到的隔膜材料，通过单向拉伸试验研究了隔膜在不同温度和不同拉伸速率下的力学性能，在连续介质力学和超弹性本构理论的基础上，为隔膜建立了超弹性本构模型，通过用户子程序UHYPER编译到有限元软件ABAQUS中进行了验证，为后续进行热隔膜成型过程的仿真提供材料模型。
　　根据所要成型的C形梁制件尺寸，设计和搭建了热隔膜成型实验系统，进行了真空负压下隔膜覆盖模具变形实验，利用ABAQUS软件对隔膜的变形过程进行了数值模拟，模拟结果与实验对比表明建立的隔膜本构模型可以很好地描述隔膜在热隔膜成型中的力学行为。

目录

声明

答辩决议书

第一章 绪 论

1.1课题研究背景

1.2 课题研究意义

1.3国内外相关研究现状

1.4本课题主要研究内容

第二章 隔膜力学性能试验

2.1 概述

2.2 试样与制备

2.3试验设备与方案

2.4试验结果

2.5本章小结

第三章 隔膜超弹性本构

3.1 引言

3.2 超弹性本构模型的一般形式

3.3 隔膜超弹性本构方程的构建

3.4 超弹性本构模型的二次开发

3.5 本构模型的单向拉伸验证

3.6 本章小结

第四章 热隔膜成型系统设计

4.1 系统原理

4.2 成型装置设计

4.3 抽真空装置及加热装置

4.4 实验材料及工具

4.5本章小结

第五章 真空负压下隔膜覆盖变形实验与数值模拟

5.1隔膜变形过程数值模拟

5.2隔膜覆盖模具实验

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的学术论文