根據(jù)熱傳導(dǎo)和固化動力學(xué)理論，采用三維有限元方法，對正交各向異性復(fù)合材料層合板固化過程的溫度和固化度歷程及其變化規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬研究。在有限元分析中節(jié)點(diǎn)自由度為溫度和固化度，考慮了兩者之間的耦合作用。計(jì)算結(jié)果表明：厚度越大，溫度峰值越高，中心點(diǎn)開始固化越晚；不同纖維體積含量層合板在固化初期是同步的；中心點(diǎn)溫度超過保溫平臺(85 0C)后，隨著環(huán)境溫度繼續(xù)升高，纖維體積含量越低，中心點(diǎn)溫度峰值越大，出現(xiàn)時間越早。

       復(fù)合材料層合板固化過程中，由于外部環(huán)境的變化和其自身固化反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)放熱，使層合板內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的溫度梯度，這種不均勻溫度場是引起殘余應(yīng)力和殘余變形、導(dǎo)致復(fù)合材料層合板早期破壞的根本原因。因此，研究層合板在固化過程中的溫度和固化度分布，對改進(jìn)工藝條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

       近年來，采用數(shù)值模擬研究復(fù)合材料層合板固化過程取得了一定進(jìn)展。Loos等首次采用模塊化方法研究層合板固化過程，提出了描述熱傳導(dǎo)、樹脂流動和殘余應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此針對A S4/ 3501-6單向?qū)雍习褰⒘艘痪S數(shù)值模擬程序。Twardowski[3]的研究指出了厚板在固化過程中所特有的一系列問題：溫度梯度會導(dǎo)致粘性和固化度的各向異性：初始固化度對固化過程影響甚微：溫度峰值首先出現(xiàn)在層板表面附近，然后逐漸向中央移動達(dá)到最大值等。Bo getti'41采用二維有限元方法數(shù)值模擬任意截面形狀和邊界條件層合板的固化過程，研究表明：溫度和固化度梯度和構(gòu)件幾何形狀、熱傳導(dǎo)各向異性、固化動力學(xué)及熱壓罐溫度歷程等因素有關(guān)。隨著復(fù)合材料整體成型和共固化技術(shù)的發(fā)展，采用三維有限元方法模擬復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)和邊界條件的固化過程成為該領(lǐng)域的發(fā)展方向之一。本文中建立了正交各向異性材料的三維熱傳導(dǎo)和固化動力學(xué)有限元方程，分析和討論了纖維體積含量和厚度對層合板固化過程中溫度和固化度的影響。

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