直升机复合材料桨叶固化过程的多物理场有限元模拟

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直升机复合材料桨叶固化过程的多物理场有限元模拟
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作者单位:(1 中南大学机电工程学院,长沙 410083) (2 山河智能装备股份有限公司,长沙 410100)
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Multi-Physics Finite Element Simulation of Curing Processfor Helicopter Composite Blade

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根据热传导、复合材料力学和固化动力学理论,采用基于偏微分方程的强耦合多物理场有限元方

法,计算在F650 双马来酰亚胺树脂建议温度周期下直升机复合材料桨叶固化过程中温度、固化度、固化度反应

速率和内应力变化历程。通过仿真结果对温度周期进行优化调整,改善工艺过程。计算结果表明:桨叶中树脂

固化反应同步度高,交联反应产热量少;调整后的加热周期与建议加热周期相比,最高加热温度由460 K 降低

为393 K,但固化度由0. 1 增加到1 的反应时间只由25 min 增加为30 min,固化反应速率峰值从1. 35×10-3 / s

降低为1. 15×10-3 / s,PMI(聚甲基丙烯酰亚胺,Polymethacrylimide)泡沫的Von Mises 热应力最大值从0. 82 MPa

降低为0. 482 MPa。

Abstract:

Based on heat transfer theory, mechanics of composite materials and cure kinetics, the temperature,

degree, reaction rate of cure and thermal stress in the composite helicopter blade’s curing process under the recommended

temperature cycle of F650 bismaleimide resin are calculated. The strong coupling multi-physics finite element

method for solving partial differential equation is applied in this paper. The result shows that during the curing

process, the curing reaction of resin is highly synchronized, and the exothermic crosslinking reaction is faint; compared

with the recommended heating cycle, the highest heating temperature lowers from 460 K to 393 K in the adjusted

heating cycle, but the reaction time of the curing degree from 0. 1 to 1 only increases from 25 to 30 min, the peak

value of the curing reaction rate decreases from 1. 35×10-3 / s to 1. 15×10-3 / s,and the maximal thermal stress in the

PMI foam drops from 0. 82 MPa to 0. 482 MPa.

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引用本文

贺继林,李栋,郑海华.直升机复合材料桨叶固化过程的多物理场有限元模拟[J].宇航材料工艺,2014,44(2):19-23.

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在线发布日期: 2016-11-28
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