树脂基复合材料固化过程中的温度和热应力场三维瞬态分析

建立了热固性树脂基复合材料固化过程温度和热应力场分析的数学模型,采用有限元方法,进行了三维非稳态数值求解。通过与已有实验结果的比较,验证了数学模型和计算方法的正确性。获得了3234/T300层合板固化过程中内部温度及热应力分布,分析了保温时间、升温速率、铺层设计等对温度、内部热应力的影响。数值计算结果表明:预固化时间越长,层合板内温度梯度越小,热应力峰值越低;升温速率越大,层合板内温度梯度越大,热应力峰值越大;采用对称铺层可降低层合板内部温度梯度和热应力。     

复合材料板弹簧用预浸料的固化工艺

为了使复合材料板弹簧的力学性能达到最优,采用动态差示扫描量热法研究了复合材料板弹簧用预浸料的固化动力学特性,确定了复合材料层压板的最佳固化工艺.同时研究了在最佳固化工艺条件下制备的复合材料层压板的力学性能.结果表明:温度越高板弹簧用预浸料的固化速度越快,预浸料的最佳固化工艺为90℃/1h+125℃/1h.在最佳固化工艺下复合材料层压板的固化度可达到96.7%,且复合材料层压板的基本力学性能与优质合金钢相当,说明该预浸料可以满足板弹簧产品的性能要求.     

紫外光固化乙烯基酯树脂复合材料研究

研究了光引发剂种类、浓度对乙烯基树脂光固化速度、厚度的影响.结果表明,在引发剂浓度为4%时凝胶固化时间最短,树脂固化厚度与引发剂浓度成反比.在此基础上制备了紫外光辐射固化玻璃纤维增强乙烯基树脂复合材料,比较了紫外光固化复合材料和热固化复合材料的力学性能,采用光固化的复合材料试样力学性能优于热固化.     

芳纶纤维／环氧树脂复合材料固化工艺的研究

复合材料的成型工艺直接影响其综合性能,考察芳纶纤维／环氧旨复合材料模压工艺的保温时间、固化温度、加压时机等因素对复合材料性能的影响,结果表明：可用室温浸胶,５０℃保温０．５ｈ,７５℃保温５ｍｉｎ,加压后升温至１００℃,固化３ｈ,保压１８ＭＰａ,固化后自然降至温的固化工艺,可以合理地控制芳纤维／环纤维／环氧树脂复合材料模压样品的质量,保证其优异性能的发挥。     

光纤折射率传感器监测复合材料固化机理的研究

提出在材料成型的过程中,利用光纤折射率传感器监测复合材料固化过程,并对复合材料的固化机理进行了探讨,证明利用光纤折射率传感器监测复合材料固化过程,可实现从材料制造到使用过程的终身多功能测量,从而为使材料具有智能化的结构与控制系统提供了依据。     

基于人工神经网络的复合材料固化变形预测

复合材料固化变形的多因素性使固化变形问题很难得到精确的解析解。应用人工神经网络,采用三层反向传播BP拓扑结构模拟复合材料各项参数与变形间的非线性关系,为固化变形预测以及进一步实现变形控制提供了科学依据。     

先进树脂基复合材料基体双马来酰亚胺的固化动力学

用差示扫描量热法(DSC)研究了二烯丙基双酚A(DABPA)改性的二苯甲烷双马来酰亚胺(BMIM)的固化动力学，采用n-级固化反应模型分析了各个温度下的试验数据．使用Sharp等人给出的方法确定了反应机理函数的具体形式，利用最小二乘法确定了活化能和频率因子，试验结果表明，该树脂体系的固化动力学可以用一级固化反应模型表征。     

环氧乙烯基酯树脂的固化动力学及固化工艺研究

采用DSC法研究了FUCHEM879环氧乙烯基酯树脂体系的固化过程,分析升温速率对固化体系DSC曲线的影响,确定了该固化体系的反应动力学方程;采用外推法从理论上得到树脂体系的凝胶温度、固化温度和后固化温度等固化工艺参数,并由实验得到了优化的固化工艺。     

交联度对酸酐固化环氧树脂热机械性能影响的分子动力学模拟

酸酐固化剂固化环氧树脂所得到的环氧树脂固化物作为绝缘材料广泛应用于高压绝缘系统。研究酸酐固化环氧树脂交联分子结构与性能间的关系,对提升环氧树脂性能或研发新型高性能环氧树脂具有重要意义。交联度是影响环氧树脂交联分子结构的重要因素之一,建立了高交联度双酚A型环氧树脂(DGEBA)/甲基四氢苯酐(MTHPA)固化体系的交联模型,采用分子动力学(MD)模拟重点研究交联度为78%-94%间,体系交联度变化对环氧树脂基材热机械特性的影响。结果表明:在高交联度下环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)随交联度的增加呈单调递增趋势,当交联度大于89%以后,Tg增加较为平缓。导热系数、热膨胀系数和力学参数均在交联度为89%时,出现极值点。即当交联度为89%时,可获得热机械性能最优的环氧树脂交联网络结构。研究结果可为合成高性能环氧树脂提供理论支撑。     

氧化锌/环氧树脂基透明纳米复合材料固化动力学研究

利用动态差示扫描量热法（DSC）研究了氧化锌/环氧树脂（ZnO/EP）体系的固化过程,考察了ZnO纳米颗粒对环氧树脂固化反应动力学的影响。采用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Crane公式计算了体系的反应活化能、频率因子及反应级数等固化反应参数。结果表明：ZnO纳米颗粒的加入使环氧树脂的理论凝胶温度降低而理论固化温度升高;同时,降低了固化反应活化能,降低程度随固化反应过程的深入逐渐减小;另外,固化反应的反应级数基本不变。这说明纳米ZnO的加入对固化反应有一定的促进作用,但不改变环氧树脂固化反应机理。     

热连轧带钢层流冷却过程温度场模拟

轧后冷却过程中,卷取温度对带钢最终的微观组织和力学性能有重要影响。针对带钢轧后的层流冷却过程,分别采用有限差分法和有限元法,建立了带钢厚度方向的温度场模型,并将模型计算值与实测值进行对比。结果表明,两种方法建立的模型均能较准确地反映层流冷却过程中带钢的瞬态温度分布,为进一步分析带钢的微观组织转变和力学性能提供了依据。     

Simulation of the Resin Film Infusion Process Based on the Finite Element Method

A physically accurate and computationally effective pure finite element method （FEM） was developed to simulate the isothermal resin infusing process. The FEM was based on conservation of resin muss at and instant of time and was objective of resin film infusion （RFI） fiber impregnation and mold filling . The developed computer code was able to simulate the resin infusing visually. A numerical example presented here demonstrated that compared with traditional finite element/ control-volume （FE/CV）, and FEM was physically accurate and computationally efficient.     

不确定因素影响下的混凝土结构温度场仿真计算方法

混凝土结构前期仿真计算各控制参数存在着不确定性,若将其忽略,计算结果的准确性甚至温控方案合理性将受影响。根据这些不确定性因素具有区间分布特性且缺乏统计资料的特点,引入了区间数学理论,推导了相应的区间有限元公式。通过分析,在摄动理论和区间单调性理论的基础上,提出了所推导的区间有限元整体方程的近似"最窄"解区间的求解方法。考虑到实际工程中水管冷却的一些影响因素也存在不确定性,提出了考虑冷却方案区间变化的的水管冷却温度场迭代计算方法。利用Fortran语言编制了相应的区间有限元计算程序,对某现场非绝热温升实验块进行仿真计算,通过计算结果与实测数据的对比分析,验证了算法理论及程序的有效性和准确性。     

基于虚拟现实的注塑模工作过程仿真

利用计算机辅助工程分析方法进行注塑模工作过程仿真．以有限元、有限差分和注塑成型理论为基础，通过计算机仿真聚合物熔体的充模、冷却过程分析模具设计的参数是否合理，发现模具设计中潜在的问题并进行修正，由此减少反复试模和修模的过程，缩短了产品开发周期，降低了成本．     

板坯立辊轧边过程的三维刚塑性有限元模拟

研究基于刚塑性有限元方法模拟板坯轧边的过程，提出了用少量简化单元描述轧制过程变形的方法，结合采用Coulomb摩擦定律，给出了加工硬化板坯的稳定轧制过程模拟相关问题的解决方案，文中并对此进行了计算机模拟。     

Winkler地基上加肋板的弹性分析

把加肋板分成板和肋梁两个部分,板作为Ｗｉｎｋｌｅｒ地基上的板,用边界元方法分析,肋梁作为连续梁,用有限元方法分析,利用肋梁结点处力的平衡和位移的协调关系进行耦全水解。     

Three-dimensional finite element analysis of process-induced residual stress in resin transfer molding process

A three-dimensional finite element analysis of process-induced residual stress in resin transfer molding （RTM） process is presented. The finite element method （FEM） was employed to solve the coupled equations involved in the transient heat transfer and the cure kinetics of the resin, and the distributions of internal temperature and cure degree of the composite at any instant time were obtained. The self-consistent field micromechanics model was used to predict the cure-dependent mechanical properties of the composites. Thermal expansion and cure shrinkage were included in the analysis. The thermo-elastic mechanical governing equations were solved using the incremental stress-strain relationship based FEM and the residual stress development was predicted. The present results were validated by the comparisons with the pertinent literature. The numerical example of a half cylinder was presented. The results show that it is necessary to carry out the three-dimensional analysis due to the complex distributions of temperatures, cure degrees and process-induced stress for thick parts, which can be predicted at any point within composite structures in the present analysis.     

压铸模的功能梯度材料涂层性能分析

为了提高压铸模的使用寿命,用有限元方法对涂层为功能梯度材料的压铸模进行分析.梯度材料涂层分为5层,沿模具表面法向氮化钛所占的比例逐渐增加,分别为20%、40%、60%、80%、100%.在不同厚度涂层的应力分析中,涂层中氮化钛的比例不变,只增加每一层的厚度,涂层总厚度分别为0.002 mm,0.004 mm,0.006 mm,0.008 mm,0.01 mm.功能梯度材料的性能参数采用简单混合物运算法则计算.应用有限元法对有功能梯度材料涂层的模具和没有功能梯度材料涂层模具的温度场、应力场进行比较分析,并对不同厚度功能梯度材料涂层的应力进行研究.结果显示:当功能梯度材料涂层的厚度为0.006 mm时温度场分布更合理,表面剪应力及压应力变化平缓,有效延长了模具寿命.     

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核.考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟.结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零.     

模腔表面平均温度边界对注塑仿真的影响

应用一维有限元方法进行注塑成型过程中温度场的计算机模拟,讨论采用模腔表面平均温度边界条件对传热分析造成的误差.结果显示,当对模具的精度要求不高时,误差是可以接受的;但对于精密注塑件,或者制件很薄,这种误差则会对数值分析产生影响.针对这种情况,根据实际的瞬态温度分布,提出一种用平均温度构造近似的瞬态温度场方法,以提高注塑数值模拟的精度.