复合材料构件固化动态物理过程有限元仿真建模和分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20250828.011

摘要/Abstract

摘要： 复合材料以其质量轻、耐磨损且耐高温与腐蚀的特性迅速在新型材料领域崭露头角,已成为当前高铁动车等领域重点研究的新型材料。本研究旨在更精确地分析复合材料制件的固化动态物理仿真过程,选用功能灵活的COMSOL Multiphysics软件模拟制件C形横梁温度场仿真情况和固化度场仿真情况。首先针对所选C形横梁建立温度场和固化度场的模拟仿真模型,然后分析复合材料构件热压罐成型过程中的固化动态物理过程,采用有限元数值分析方法,并设置好热压罐成型时复合材料模具与制件等的材料属性,最后对仿真数据进行分析,所得C形横梁温度场模型误差最大值不大于2.5%。通过分析C形横梁五个特征点的温度场曲线,为复合材料制件在热压罐内的固化优化提出新的试验方向。

关键词: 热压罐成型, COMSOL Multiphysics软件, 温度场仿真, 固化度场仿真, 复合材料

Abstract: Reinforced composite materials quickly rise to prominence in advanced material applications due to their lightweight nature as well as their exceptional resistance against high temperatures and corrosion. They are currently a focal point in researches related to advanced material science, such as high-speed rail technology and other emerging fields. This study aims to provide a more precise analysis of solidified dynamic physical simulations relating to composite components. In this study, we choose the COMSOL Multiphysics software to conduct comprehensive simulations on the temperature field and the solidification field of a C-beam structure. First, we establish simulation models about the temperature field and the solidification field of the C-beam structure. Second, we analyze the solidification dynamic physical process during the forming process of the composite material pressure vessel, using the numerical analysis of finite element under the preset attributes of the composite material molds and parts when the pressure vessel is formed. Finally, we acquire a deviation not above 2.5% through analyzing the simulation data. Meanwhile, this study proposes new directions on the optimizing the solidification process of composite material parts in pressure vessels through analyzing the temperature curves of the C-beam structure on five feature points.

Key words: autoclave molding, COMSOL Multiphysics, temperature field simulation, curing degree field simulati, composites

中图分类号:

TB332

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