預浸帶鋪放過程溫度場動態仿真與實驗研究

楊 濤，申艷嬌，楊素君，李志猛，牛雪娟

(1.天津市現代機電裝備技術重點實驗室，天津 300387；2.天津工業大學 機械工程學院，天津 300387)

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預浸帶鋪放過程溫度場動態仿真與實驗研究

楊 濤1，2，申艷嬌1，2，楊素君2，李志猛2，牛雪娟2

(1.天津市現代機電裝備技術重點實驗室，天津 300387；2.天津工業大學 機械工程學院，天津 300387)

為了測量鋪放過程中粘合點溫度峰值和復合材料的溫度場分布，構建了基于LabVIEW的溫度場在線測量系統。實驗中預浸帶鋪放5層，熱風槍穩定溫度為200 ℃。實驗結果表明，隨著鋪放過程的進行，每一層預浸帶的溫度曲線都出現多個峰值，且峰值逐漸降低，其中第1個峰值即為粘合點溫度，平均分別為80.1、91.4、101.3、113、108.3 ℃，比較可知，各層預浸帶粘合點溫度逐漸升高。同時，建立了預浸帶鋪放溫度場有限元模型，利用ANSYS中的生死單元以及循環加載技術模擬了預浸帶動態鋪放過程。有限元模擬結果中的粘合點溫度分別為71.8、96.2、104.3、107.9、105.3 ℃，與實驗結果相比誤差可控制在10%以內，且粘合點溫度越高，其準確性越好。

預浸帶鋪放；溫度場分布；動態仿真；實驗

0 引言

復合材料自動鋪帶技術由于其生產效率高、質量可靠性高、制造成本低等優勢，現在歐美部分發達國家已將此技術廣泛應用于航空大型復合材料構件的制造中[1-5]。復合材料預浸帶在鋪放過程中，其內部的溫度歷程非常復雜。預浸帶鋪放過程中不同的溫度梯度會引起復合材料內部熱應力和熱變形，進而引起材料的早期破壞。鋪放過程中的溫度歷程對復合材料構件成型后的機械性能有很大的影響，因此研究復合材料預浸帶在鋪放過程中的溫度場分布有重要意義。……