工装模具对复合材料件固化变形影响的有限元分析

材料导报

2021, Vol. 35

Issue (Z1): 607-612

高分子与聚合物基复合材料

工装模具对复合材料件固化变形影响的有限元分析

孙朝海¹, 黄炎¹, 杨康², 姬书得³, 岳玉梅³

1 航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司工程技术中心,沈阳110034
2 辽宁通用航空研究院设计部,沈阳 110136
3 沈阳航空航天大学航空宇航工程学院,沈阳 110136

Finite Element Analysis of Influence to the Mold Tooling on the Curing Deformation of Composite Part

SUN Chaohai¹, HUANG Yan¹, YANG Kang², JI Shude³, YUE Yumei³

1 Engineering Technology Center, Aviation Industry Shenyang Aircraft Industry (Group) Co., Ltd., Shenyang 110034, China
2 Design Department, Liaoning General Aviation Academy, Shenyang 110136, China
3 College of Aerospace Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China

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摘要碳纤维增强树脂基复合材料整体化成型过程中,成型工装与复合材料构件之间的热不匹配、框架式工装变形及温度分布都会对复合材料构件的固化变形造成一定的不利影响。本文利用ABAQUS有限元分析软件,从工装结构形式和模具材质的角度分析了工装结构对U形复合材料件固化变形的影响。对于企业中广泛使用的3种成型工装结构(斜撑式、立柱式、侧板式),立柱式成型工装在加热固化过程中,温度分布更均匀,使复合材料件的固化变形更小;而在模具的材质(普通碳钢、Invar钢、复合材料)方面,复合材料模具由于热膨胀系数与U形结构件更接近,相对于其他材质的模具,对复合材料件的固化变形影响较小。

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	孙朝海
	黄炎
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关键词: 树脂基复合材料固化变形有限元分析工装结构模具材质

Abstract: During the integral forming process of carbon fiber reinforced polymer, the thermal mismatch between the forming tooling and the composite component, the deformation of the frame tooling and the temperature distribution will have a certain adverse impact on the curing deformation of the composite component. In this paper,the finite element analysis software of ABAQUS was used to analyze the influence of tooling structure on the curing deformation of a U-shaped composite from the perspective of tooling structure and mould material. For the three kinds of forming tool structures that were used widely in enterprises (inclined strut, column type and side plate), the temperature distribution of column type for-ming tool was more uniform in the process of curing, the curing deformation of composite parts was smaller. As to the material (include ordinary carbon steel, invar steel and composite materials) of the mould, the thermal expansion coefficient of composite mold was closer to that of the U-shaped structure parts, so the curing deformation of composite parts was less affected than the others.

Key words: resin matrix composites curing deformation finite element analysis tooling structure mould material

发布日期: 2021-07-16

ZTFLH:

V261.97

基金资助: 辽宁省教育厅项目(JYT2020141)

通讯作者: ykangok@163.com

作者简介: 孙朝海,沈阳飞机工业(集团)有限公司研究员级高级工程师,副总工艺师。1992年9月至1996年7月,在沈阳航空工业学院获模具设计及制造专业学士学位;2010年1月至2013年12月,在北京航空航天大学机械工程专业获工程硕士学位。在国内核心期刊发表论文3篇,申请国家发明专利13项,其中授权2项。研究工作主要围绕飞机工艺装备设计及其制造新技术,开展基于自动化设备的工艺装备设计制造技术研究、有限元仿真分析技术在工装中的应用研究等项目。杨康,辽宁通用航空研究院工程师。以第一或者通讯作者在国内外学术期刊上发表论文10余篇,授权国家发明专利1项,实用新型专利6项。研究工作主要围绕复合材料力学分析和检测,主持辽宁省教育厅项目、中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司横向课题,参与包括国家自然科学基金项目、国防863子项目、辽宁省教育厅项目等。

引用本文:

孙朝海, 黄炎, 杨康, 姬书得, 岳玉梅. 工装模具对复合材料件固化变形影响的有限元分析[J]. 材料导报, 2021, 35(Z1): 607-612.
SUN Chaohai, HUANG Yan, YANG Kang, JI Shude, YUE Yumei. Finite Element Analysis of Influence to the Mold Tooling on the Curing Deformation of Composite Part. Materials Reports, 2021, 35(Z1): 607-612.

链接本文:

http://www.mater-rep.com/CN/ 或 http://www.mater-rep.com/CN/Y2021/V35/IZ1/607

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