基于溫度及芯模變形作用的復合材料纏繞張力設計

張 軍，史耀耀，康 超，張曉揚

(西北工業大學 現代集成制造技術教育部重點實驗室， 西安 710072)

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基于溫度及芯模變形作用的復合材料纏繞張力設計

張 軍，史耀耀，康 超，張曉揚

(西北工業大學 現代集成制造技術教育部重點實驗室， 西安 710072)

基于復合材料纏繞成型過程對工藝參數的要求，針對纏繞過程中芯模變形和加熱溫度對纏繞層應力分布影響等問題，建立溫度和芯模變形作用下的纏繞張力設計數學模型。研究了溫度引起纏繞層的應力分布解析模型，分析了纏繞內層和芯模在外層壓力影響下制品的應力分布，結合3種典型的張力纏繞模型，研究了芯模內外徑比以及張力錐度系數對纏繞層剩余張力的影響。提出實現纏繞制品等剩余張力下，初始纏繞張力和溫度的理論關系。計算解析解與現有文獻一致，文章考慮芯模變形和溫度對制品應力影響，計算方法更符合實際，研究結果可用于纏繞張力設計和固化應力分析。

剩余張力;芯模變形;熱應力;張力分布

0 引言

復合材料因其具有比強度、比模量高、熱穩定性好和重量輕等優點[1-2]，已被廣泛應用于載人航天、探月計劃、四代機及風力發電等裝備的主要結構部件上。然而復合材料結構件的性能不僅取決于材料自身性能，更重要的是取決于成型工藝方法和工藝參數[3]。在復合材料纏繞成型過程中，張力和溫度是2個關鍵的工藝參數，張力是指對預浸布帶施加一定的拉力，一方面可使布帶拉直，從而使其均勻地承受載荷，另一方面，能使布帶層間加壓粘接，驅除氣泡，提高纏繞制品的致密度，同時也有利于樹脂滲透。……