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大型复合材料成型工装热- 结构耦合变形分析

作者:Simwe    来源:佳工机电网    发布时间:2013-01-28    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

对复合材料固化工装而言,工装型面的变形将直接影响与其接触的复合材料制件的成型质量,垂直型面方向的翘曲变形将直接影响到大尺寸复合材料成型的曲率精度,所以型面变形场的表征方法应该与型面的变形直接相关。为对成型工装的型面变形量进行表征,所用支撑柱如图5所示。

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图1所示工装中,其型面存在众多可用于表征型面变形量的位置,为方便解释问题,以支撑柱坐标所对应的型面位置的变形量来表征型面变形。鉴于模型所用支撑柱数量较多且考虑到模型结构的对称性,选取代表性的支撑柱坐标:U1V1、U7V1、U14V1、U1V3、U7V3、U14V3、U1V5、U7V5、U14V5、U3V1、U3V3 和U3V5,共12 个坐标位置。对流体仿真在整个热历程中计算得到的工装温度场,每隔100s存储一个温度场数据文件;将包含节点温度值的有限元模型导入有限元分析软件ANSYS,同时施加重力载荷,计算得到对应时刻热-结构耦合作用下工装的结构变形量。

计算结果分析

复合材料在热压罐中固化分为3个热历程:升温、恒温和降温,此过程中工装温度场分布的不均匀性导致各部分热应力分布不均匀,工装在热应力和自重载荷耦合作用下产生变形。热历程中工装变形量最大值分布如图6所示,从图中可得出:

(1)整个热历程中,工装总变形量最大值达4.662mm。
(2)工装沿自身长度方向变形量最大值为4.596mm,与总变形量最大值较为接近。
(3)工装沿自身宽度方向和高度方向的变形量最大值分别为0.805mm 和0.339mm,其变形量相对于工装长度方向变形量较小。

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