复合材料固化变形分析及尺寸补偿设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

复合材料由于其轻质、高强等一系列优良性能，在航空、航天、汽车、舰船等领域的应用越来越广泛。在实际生产中，复合材料构件成型尺寸往往很难保证，树脂基复合材料固化过程中产生的残余应力导致复合材料结构件变形，影响了复合材料制品的尺寸精度，限制其在高精密部件上的应用。

树脂基复合材料固化过程实际上是一个在各向异性、低热传导率材料中进行的具有内热源的固化反应过程，固化及降温过程产生的体积收缩会导致残余应力和形变。影响固化变形的因素可分为外因和因两个方面: 外因包括固化温度、压力、时间以及模具等与制造工艺有关的因素；内因包括树脂和纤维材料的特性、几何顺序和铺层取向等和结构设计有关的因素。不合理的结构设计有可能导致复杂结构在不同方向上收缩不均，从而产生残余应力和残余变形，通过优化的固化工艺和合理的模具设计，可减少残余应力的产生，从而达到控制结构固化变形的目的。

2．国内外研究概况

2. 研究的基本内容与方案

（1）制备不同内径、角度的复合材料部件，测试复合材料制品内径和角度的变形量，分析复合材料变形产生的原因；

（2）测试树脂体系固化动力学以及模型参数、树脂及复合材料固化收缩率、热膨胀系数等参数，对复合材料固化过程中残余应力及引起的尺寸变形进行仿真分析；

（3）实验分析和仿真模拟的基础上对复合材料固化过程中的残余变形进行修正，建立树脂、复合材料性能和尺寸变形的联系，指导模具补偿设计。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅复合材料残余应力分析和复合材料模具设计的相关文献，了解复合材料固化过程中的特点和尺寸变形的原因，理解复合材料尺寸变形的影响因素，确定方案，完成开题报告。

第4-7周：制备不同内径、角度的复合材料部件，测试复合材料制品内径和角度的变形量，同时分析复合材料变形产生的原因。

第8-10周：测试复合材料环氧树脂体系固化动力学以及模型参数、环氧树脂及漆复合材料固化收缩率、热膨胀系数等参数，对复合材料固化过程中残余应力及引起的尺寸变形进行仿真分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[2] li jun,yao xuefeng,liu yinghua,et al.thermo-viscoelastic analysis of the integrated t-shaped composites tructures[j]. composite science and techonology,2010(70):1497- 1503.

[3] e.kappel, d.stefaniak, c.huhne. process distortionsin prepare manufacturing-an experimental study on cfrp l-profiles[j]. composite structures, 2013(106):615-626.

[4] 王晓霞. 热固性树脂基复合材料的固化变形数值模拟[d].山东大学，2012.