复合材料整体化结构成形软模对压力传递的影响方式

论文摘要

复合材料成形模具是复合材料制造的基础,其中橡胶压力传递模技术对于复合材料共固化、整体共固化至关重要。橡胶压力传递模即为软模,其具有随形性好,与复合材料成形构件易于配合,传递压力可靠等特点而被广泛应用于复合材料共固化整体成型工艺中。根据实际工程需要,可制作成夹芯复合材料橡胶软模,夹芯复合材料作为增强层以提高软模的刚度,并使其结构尺寸稳定,这种软模既有一定刚度,又可与其配合的模具或零件很好的协调。但是在实际工程应用中软模的刚度一直是通过制造过程中的经验来确定的,目前并没有分析软模的结构特性对压力传递影响的有效方法,且未出现这一软模结构刚度设计的指导方法,所以在实际工程应用中软模结构和刚度的设计还存在一定的盲目性。针对这一实际工程问题,本文进行了以下内容的研究:第一,测定了软模的拉伸和压缩弹性模量并得到相应的应力-应变关系,考察了软模中纤维增强层层数和热循环周期次数对软模刚度的影响。针对软模中橡胶所表现的材料非线性的特点,建立了软模中橡胶的本构模型并确定了本构方程的参数,为下一步有限元计算提供材料参数。第二,建立了软模压力传递有限元分析方法,利用压力测量胶片（Prescale Measurement Film）对软模传压进行了测试并与有限元分析结果进行了比较,结果基本一致,从而验证了有限元分析方法的可靠性。第三,利用有限元分析方法分析了软模增强层的刚度、增强层的厚度、橡胶层的厚度、软模的结构形式、软模增强层的分布、复合材料构件拐角半径等影响因素对软模传压均匀性的影响规律,对这一软模结构在实际工程应用具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 课题研究背景
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 软模材料的力学性能
• 2.1 引言
• 2.2 软模力学性能测试方法
• 2.2.1 软模材料的拉伸实验
• 2.2.2 软模材料的压缩试验
• 2.3 软模力学性能测试结果分析
• 2.3.1 软模材料的拉伸试验结果
• 2.3.2 软模材料的压缩试验结果
• 2.4 软模本构模型的建立及其参数确定
• 2.4.1 橡胶材料的本构模型
• 2.4.2 Mooney-Rivlin模型力学性能常数确定
• 2.5 本章小结
• 第3章 软模传压有限元分析及试验验证
• 3.1 引言
• 3.2 软模传压的接触问题分析
• 3.2.1 求解接触问题有限元数值分析方法
• 3.2.2 ANSYS中面－面接触分析应当注意的问题
• 3.3 典型结构软模传压有限元分析
• 3.3.1 有限元模型建立及求解
• 3.3.2 有限元计算结果分析
• 3.4 软模压力传递试验
• 3.4.1 压力分布测试原理
• 3.4.2 标定方程的确定
• 3.4.3 L型软模传压试验方案及结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 软模传压均匀性影响的参数分析
• 4.1 引言
• 4.2 软模刚度大小的影响
• 4.3 软模厚度的影响
• 4.3.1 内层橡胶厚度的影响
• 4.3.2 外层橡胶厚度的影响
• 4.4 软模结构形式的影响
• 4.5 软模刚度分布的影响
• 4.6 软模拐角半径的影响
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢