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复合材料结构固化变形分析及其控制

庞杰  
【摘要】: 近年来,通过减少连接件来有效减轻结构重量和降低成本的复合材料整体成型技术越来越受到飞机结构设计师的重视。但仅仅按结构要求进行铺层设计,则在共固化整体热压成型过程中不可避免的会产生固化变形,强迫装配必然引起装配应力、密封不好等问题。因此复合材料固化变形控制是复合材料结构设计中的一项关键技术。 固化变形低成本解决途径的关键在于建立一套完整的变形分析和控制方法,通过有限元软件对固化变形过程进行数值仿真预测固化变形,然后再通过结构优化设计来控制固化变形,使最终形状满足装配要求,从而能很好的节约时间和减少材料消耗。目前多数采用三维模型和平面应变模型进行固化变形的计算,三维模型计算量偏大,而平面应变模型需要参数转换。因此本文第二章提出了一种用于计算固化变形的等效平面应变模型;固化变形控制方面,探讨工艺过程优化与尺寸优化的较多,而铺层顺序设计方面的的研究较少,本文第三章采用基于铺层代理模型优化设计方法,建立了一套基于复合材料固化变形的铺层顺序优化方法;第四章采用以上固化变形计算方法和铺层顺序优化策略,对整体壁板进行了固化变形分析和桁条铺层顺序优化,针对加筋板和非对称铺层层合板的固化变形特征,提出了一种加筋板固化变形控制的新方法。


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