泡沫芯材C形夹芯板复合材料固化变形仿真

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20250828.010

复合材料科学与工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (8): 86-96.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20250828.010

泡沫芯材C形夹芯板复合材料固化变形仿真

聂志伟¹, 罗琦², 霍宇凡¹, 周何乐子^1*, 周华民¹

1.华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室,武汉 430074;
2.中国船舶重工集团公司第七二五研究所(洛阳船舶材料研究所),洛阳 471000

收稿日期:2024-08-12 出版日期:2025-08-28 发布日期:2025-09-23
通讯作者: 周何乐子(1990—),女,博士,副教授,研究方向为碳纤维复合材料微纳改性、成型工艺与仿真,helezizhou@hust.edu.cn。
作者简介:聂志伟(2000—),男,博士研究生,研究方向为复合材料固化变形仿真。

Curing deformation simulation of foam sandwich composite C-shaped panels

NIE Zhiwei¹, LUO Qi², HUO Yufan¹, ZHOU-HE Lezi^1*, ZHOU Huamin¹

1. State Key Laboratory of Material Processing and Die & Mould Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China;
2. 725 Research Institute of China Shipbuilding Industry Corporation (Luoyang Ship Material Research Institute), Luoyang 471000, China

Received:2024-08-12 Online:2025-08-28 Published:2025-09-23

摘要/Abstract

摘要： 针对夹芯复合材料C形轮廓板,基于夹芯复合材料固化变形机理,建立了复合材料固化变形数值仿真模型。仿真结果表明脱模开始时,C形轮廓板件的内表面受拉应力而外表面受压应力,构件整体向内收缩。基于此仿真模型,探究了缝隙处物质种类、铺层层数、铺层角度等不同工艺条件下C形轮廓板件的固化变形规律,发现缝隙处不填充物质时固化变形最小,填充复合材料时固化变形量最大;在一定范围内,变形量与铺层层数呈正相关;铺层角度对变形影响不大。此外还成型了多块相应工艺条件的C形板件,通过三维扫描测定板件的固化变形,仿真与实验规律符合较好,验证了仿真模型的准确性,实现了C形轮廓板固化变形的准确预测。

关键词: 泡沫夹芯结构, 复合材料, 固化变形预测, 工艺参数, 有限元仿真

Abstract: Based on the curing deformation mechanism of sandwich composites, a numerical simulation model of the curing deformation of sandwich composites was established for sandwich composite C-shaped contour panels. The simulation results show that at the beginning of demolding, the inner surface of the C-shaped profile plate is subjected to tensile stress while the outer surface is subjected to compressive stress, and the whole component shrinks inward. Based on this simulation model, the curing deformation law of the C-shaped contour panels under different process conditions, such as the type of material at the gap, the number of layers, and the angle of the layer, was investigated. It is found that the curing deformation is the smallest when the gap was not filled with any material, and the curing deformation was the largest when it is filled with composite material; the deformation is positively correlated with the number of layers within a certain range; the lay-up angle has little effect on the deformation. In addition, a number of C-shaped contour panels with the corresponding process conditions were molded, and the curing deformation of the panels was determined by three-dimensional scanning. The simulation conformed well to the experiment, thus verifying the accuracy of the simulation model and realizing the accurate prediction of the curing deformation of C-shaped contour panels.

Key words: foam sandwich structures, composites, curing deformation prediction, process parameters, finite element simulation

中图分类号:

TB332

聂志伟, 罗琦, 霍宇凡, 周何乐子, 周华民. 泡沫芯材C形夹芯板复合材料固化变形仿真[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(8): 86-96.

NIE Zhiwei, LUO Qi, HUO Yufan, ZHOU-HE Lezi, ZHOU Huamin. Curing deformation simulation of foam sandwich composite C-shaped panels[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2025, 0(8): 86-96.

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