基于温度场的热压罐成型模具优化设计

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210625.031

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (11): 82-87.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210625.031

基于温度场的热压罐成型模具优化设计

吕佳镁¹, 马贵春^1*, 郭靖宇², 李云浩¹, 郑俊旺¹, 王政¹

1.中北大学机电工程学院,太原030051;
2.莫斯科鲍曼国立技术大学特种制造系, 莫斯科105005

收稿日期:2021-03-17 出版日期:2021-11-28 发布日期:2021-12-13
通讯作者: 马贵春(1968-),男,博士,教授,主要从事航空产品的绿色设计与制造方面的研究,mgc1600@nuc.edu.cn。
作者简介:吕佳镁(1996-),女,硕士研究生,主要从事复合材料构件成型工艺方面的研究。

Optimization design of autoclave forming die based on temperature field

LU Jia-mei¹, MA Gui-chun^1*, GUO Jing-yu², LI Yun-hao¹, ZHENG Jun-wang¹, WANG Zheng¹

1. College of Mechanical and Electrical Engineering, the North University of China, Taiyuan 030051, China;
2. Department of Rocket and Space Composite Structures, Bauman Moscow State Technical University, Moscow 105005, China

Received:2021-03-17 Online:2021-11-28 Published:2021-12-13

摘要/Abstract

摘要： 热压罐成型模具的温度梯度会增加复合材料固化的不确定性。提高模具表面温度分布的均匀性可保证复合材料构件的固化质量和成型精度。现存模具优化方案大多操作困难,难以用于工程实践。本文提出在模具支撑结构中,添加沿流体流向倾斜一定角度的直板作为导流板,通过控制导流板的倾斜角度,调整气体在模具后部的压缩程度,最终确定添加导流板的最佳位置。采用本文方法能够达到优化模具表面温度分布均匀性的目的,可用于指导实际工程中复合材料构件热压罐成型模具的优化工作。

关键词: 复合材料, 温度场, 模具, 热压罐成型, 结构优化

Abstract: The temperature gradient of autoclave mold will increase the uncertainty of composite curing. Improving the uniformity of die surface temperature distribution can ensure the curing quality and forming accuracy of composite components. Most of the existing mold optimization schemes are difficult to operate and can not be applied to engineering practice. This paper proposes to add a straight plate with a certain angle along the flow direction as the guide plate in the mold support structure. By controlling the inclined angle of the guide plate and adjusting the compression degree of the gas at the back of the mold, the best position of the guide plate is finally determined. It can be used to guide the optimization of autoclave mold for composite components in practical engineering.

Key words: composite material, temperature field, mold, autoclave forming, structure optimization

中图分类号:

TB332

吕佳镁, 马贵春, 郭靖宇, 李云浩, 郑俊旺, 王政. 基于温度场的热压罐成型模具优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(11): 82-87.

LU Jia-mei, MA Gui-chun, GUO Jing-yu, LI Yun-hao, ZHENG Jun-wang, WANG Zheng. Optimization design of autoclave forming die based on temperature field[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(11): 82-87.

参考文献

[1] 李喜志, 柳辉. 浅谈复合材料在航空航天领域中的应用[J]. 设备管理与维修, 2020(2): 131-132.
[2] 王永贵, 梁宪珠, 曹正华, 等. 热压罐工艺成型先进复合材料构件的温度场研究综述[J]. 玻璃钢/复合材料, 2009(3): 81-85.
[3] 唐兴龄, 宿昊, 司朝润. 复合材料热压罐成形模具型面补偿设计方法研究[J]. 锻压装备与制造技术, 2017, 52(1): 88-92.
[4] 张铖. 大型复合材料结构热压罐工艺温度场权衡设计[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2009.
[5] 林家冠, 杨睿, 王廷霞, 等. 大型复合材料构件热压罐成型温度分析与均匀性改善研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2015(5): 61-65.
[6] HAN N, AN L L, FAN L X, et al. Research on temperature field distribution in a frame mold during autoclave process [J]. Materials, 2020, 13(18): 2-11.
[7] VAFAYAN M, GHOREISHY H R, ABEDINI H, et al. Development of an optimized thermal cure cycle for a complex-shape composite part using a coupled finite element/genetic algorithm technique[J]. Iranian Polymer Journal, 2015, 24(6): 459-469.
[8] 傅承阳, 李迎光, 李楠垭, 等. 飞机复合材料制件热压罐成型温度场均匀性优化方法[J]. 材料科学与工程学报, 2013, 31(2): 273-276.
[9] WANG L Y, ZHU W D, WANG Q, et al. A heat-balance method for autoclave process of composite manufacturing[J]. Journal of Composite Materials, 2019, 53(5): 641-652.
[10] HU J, ZHAN L H, YANG X B, et al. Temperature optimization of mold for autoclave process of large composite manufacturing[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2020, 1549(3): 032086.
[11] 杨春霞, 王伟, 张国伟, 等. 热压罐成型框架式模具温度场分析[J]. 电子机械工程, 2020, 36(3): 48-52.
[12] 赵一鸣, 安鲁陵, 匡海华, 等. 复合材料构件成型模具温度场均匀性改善研究[J]. 航空制造技术, 2018, 61(5): 84-88, 94.
[13] 花蕾蕾, 安鲁陵, 匡海华, 等. 复合材料构件热压罐成型模具温度均匀性分析[J]. 南京航空航天大学学报, 2019, 51(3): 357-365.
[14] CHEN F, ZHAN L H, LI S J. Refined simulation of temperature distribution in molds during autoclave process[J]. Iranian Polymer Journal, 2016, 25(9): 1-11.
[15] 熊蓉, 安鲁陵, 花蕾蕾, 等. 热压罐成型过程中框架式模具温度场模拟与分析[J]. 宇航材料工艺, 2020, 50(1): 15-21.

基于温度场的热压罐成型模具优化设计

Optimization design of autoclave forming die based on temperature field

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李辉, 赵春江, 梁建国, 曾光, 王蕊, 边强. 变刚度复合材料层合板力学特性及失效机理分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 5-10.
[2]	宫唯康, 刘晓阳, 荆玉才, 项俊宁, 李相国, 杨国涛. 预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能的有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 11-19.
[3]	赵雄翔, 孙鹏文, 李建东. 基于应变能的风力机叶片铺层结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 20-24.
[4]	冯钰茹, 王军利, 张宝军, 刘志远, 李金洋, 张宝升. 复合材料叶片建模及铺层参数对强度的影响分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 25-31.
[5]	常腾飞, 湛利华, 李树健, 潘阳. 不同成型方法的树脂基复合材料帽形结构共固化成型质量研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 32-38.
[6]	黄东辉, 曾少华. 自组装蒙脱土-碳纳米管对玻纤增强复合材料力学及界面性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 39-44.
[7]	满珈诚, 侯进森, 李哲夫, 岳广全, 徐鹏, 姜碧羽, 刘卫平. 连续碳纤维增强热固性预浸料压实性能的试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 45-51.
[8]	林梅, 张铁军, 冯宇, 王旗, 武梦科. 湿热/干燥环境交替作用下碳纤维复合材料的吸湿/脱湿特性[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 52-59.
[9]	高慧, 罗发, 渠永平, 王春海. SiC_f/Al₂O₃/Mullite复合材料的制备及吸波性能[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 60-65.
[10]	王东萍. 磁性聚吡咯基复合材料吸附电镀废水中铜离子[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 66-70.
[11]	鲁晓锋, 张颜明, 蒙丹, 苏成功. 全尺寸叶片静力测试中ANSYS梁模型应用与研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 71-74.
[12]	宦胜民, 黄小波, 杨润苗, 向萌. 超支化不饱和聚酯的制备及其应用研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 75-80.
[13]	王雅娜, 赵魏. 复合材料Ⅱ型分层ENF试验数据处理方法对比分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 81-92.
[14]	田会方, 张国武, 吴迎峰, 任政. 水处理罐缠绕工艺中玻璃纤维团打结装置设计与分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 93-98.
[15]	冯倩倩, 朱方龙. 聚合物辅助沉积法制备导电玄武岩纤维[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 99-102.