基于固化变形分析优化设计抛物面反射器模具

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20250328.015

复合材料科学与工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (3): 115-120.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20250328.015

基于固化变形分析优化设计抛物面反射器模具

王富强¹, 牛雪娟^1,2*

1.天津工业大学机械工程学院,天津 300387;
2.天津市现代机电装备技术重点实验室,天津 300387

收稿日期:2024-01-02 出版日期:2025-03-28 发布日期:2025-04-21
通讯作者: 牛雪娟(1977—),女,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为复合材料工艺及制备,niuxuejuan@tiangong.edu.cn。
作者简介:王富强(1998—),男,硕士研究生,主要研究方向为复合材料工艺及制备。
基金资助:
国家自然基金面上项目(52175110)

Optimization design of parabolic reflector mold based on curing deformation analysis

WANG Fuqiang¹, NIU Xuejuan^1,2*

1. School of Mechanical Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China;
2. Advanced Mechatronics Equipment Technology Tianjin Area Major Laboratory, Tianjin 300387, China

Received:2024-01-02 Online:2025-03-28 Published:2025-04-21

摘要/Abstract

摘要： 针对固化成型中模具与结构件热膨胀系数不匹配导致的固化变形,采用真空导流工艺制备碳纤维织物增强复合材料模具并采用顺序热力耦合的分析方法,分析多种材质的模具对构件固化成型精度的影响。针对复合材料模具易变形的缺陷,借助HyperMesh软件设计模具肋板支撑结构并对肋板位置及厚度进行优化设计。研究结果表明:模具材质为复合材料时,模具构件热传导系数差异不明显,构件各处的温度分布较为均匀。相较于钢金属模具,模具材质为复合材料时,构件的位移变形量减少了30%,Z向位移减少了46%。对比无肋板支撑的复合材料模具,旋转抛物面的位移变形量减少了13%,Z向位移基本保持一致。

关键词: 固化变形, 复合材料模具, 优化设计, 顺序热力耦合

Abstract: To address the curing deformation caused by the mismatch between the mould and the CTE of the structural member in the curing moulding, the vacuum infusion process is used to prepare the carbon fibre fabric reinforced composite mould, and the sequential thermal coupling analysis method is used to analyse the influence of the moulds made of various materials on the accuracy of the curing moulding of the member. In view of the deformation of the composite mould, the rib support structure of the mould was designed with the help of HyperMesh software, and the location and thickness of the rib plate were optimized. The results show that when the mould is made of composite, the difference in thermal conductivity of the mould components is not obvious, and the temperature distribution of the components is more uniform. Compared with steel metal mould, when the mould material is composite, the displacement and deformation of the member is reduced by 30%, and the Z-displacement is reduced by 46%. Compared with the composite mould without ribbed plate support, the displacement deformation of the rotating paraboloid was reduced by 13%, and the Z-direction displacement remained almost the same.

Key words: curing deformation, composite mold, optimization, sequential thermodynamic coupling

中图分类号:

TB332

王富强, 牛雪娟. 基于固化变形分析优化设计抛物面反射器模具[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(3): 115-120.

WANG Fuqiang, NIU Xuejuan. Optimization design of parabolic reflector mold based on curing deformation analysis[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2025, 0(3): 115-120.

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Optimization design of parabolic reflector mold based on curing deformation analysis

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