熱固性樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在熱壓罐成型過程中,由于模具的約束作用,導(dǎo)致構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力,進(jìn)而引起工件回彈變形和翹曲變形。綜述和分析了影響殘余應(yīng)力和變形產(chǎn)生的各種模具因素,包括模具熱傳導(dǎo)性能、模具線膨脹系數(shù)、模具表面處理、模具角半徑和模具的結(jié)構(gòu)形式。
復(fù)合材料的構(gòu)件用專門設(shè)計(jì)制造的模具來使材料的復(fù)合過程和構(gòu)件的成型過程同時(shí)完成。特別是熱壓罐成型工藝過程中模具是在較高溫度和較高壓力下與復(fù)合材料構(gòu)件一起放在真空熱壓罐中固化成型的。金屬模具的線膨脹系數(shù)大于復(fù)合材料構(gòu)件,并且,在樹脂基體固化之前的工藝過程中,由于受熱壓罐內(nèi)壓力作用構(gòu)件緊貼模具,離模具最近的纖維承受拉應(yīng)力,然而由于復(fù)合材料構(gòu)件此時(shí)的剪切模量很低,在厚度方向構(gòu)件的應(yīng)力傳遞能力很差,因此在厚度方向會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力梯度,如圖l所示。隨著固化工藝進(jìn)程的推進(jìn),樹脂完全固化,沿厚度方向分布不均勻的應(yīng)力殘留在構(gòu)件內(nèi),而固化結(jié)束后殘余應(yīng)力得到釋放導(dǎo)致構(gòu)件產(chǎn)生變形。同時(shí)模具的導(dǎo)熱性能及其結(jié)構(gòu)形式會(huì)影響與其直接接觸的復(fù)合材料構(gòu)件固化溫度場的分布,而固化溫度場的分布情況又會(huì)影響最終構(gòu)件內(nèi)殘余應(yīng)力的大小及分布。因此,模具因素是產(chǎn)生復(fù)合材料固化殘余應(yīng)力和變形的主要外部影響因素之一。
根據(jù)模具影響固化變形的兩方面原因:模具與復(fù)合材料構(gòu)件之間的相互作用和模具影響構(gòu)件固化溫度場的分布,影響構(gòu)件固化變形的模具因素可概括為模具材料、模具表面情況及模具的結(jié)構(gòu)形式。本文就這三方面模具因素分別加以詳細(xì)討論及分析。
資料下載: 模具對熱固性樹脂基復(fù)合材料固化變形的影響.pdf
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