双层热定型机碳纤维增强衬套的损伤分析及成型工艺优化

摘要

针对双层热定型机中碳纤维增强的薄壁衬套，在复杂的湿热环境及交变机械力载荷下易发生损伤失效的问题，深入探讨注塑成型过程中形成的翘曲变形对其服役期间损伤进程的影响。结果显示：随着衬套边缘翘曲量的增加，碳纤维衬套从初始损伤至完全失效的时间显著缩短，损伤进程加速；衬套失效时的残余强度减弱，承载能力下降。基于上述原因，构建衬套成型过程的有限元模型，并通过实测数据进行验证；分析不同工艺参数对衬套翘曲与收缩的影响，进而建立成型工艺参数的代理模型及多目标优化模型，以确定最优工艺参数组合。数值模拟结果表明：工艺参数优化后，衬套的翘曲量降低36.4%,相对失效时间延长22.8%,有效延缓了损伤进程，有利于延长衬套的服役寿命。这一成果可为同类复合材料薄壁件的成型工艺制定提供重要的指导和参考。

关键词

损伤分析 / 成型工艺优化 / 翘曲 / 有限元模型 / 近似模型

基金资助

国家重点研发计划(2017YFB0309700)