碳纖維蒙皮與肋板粘接過程的仿真分析.pdf

1、隨著復合材料在航空航天等工業(yè)領域的廣泛應用，各種復合材料構件之間的粘接變形問題也越來越突出。由于高度集中的瞬時熱輸入，在粘接過程中和粘接過程后將產(chǎn)生相當大的殘余應力和變形，嚴重影響結構的使用性能和外觀，因此從彈塑性力學方面分析其粘接過程的收縮機理具有重要的現(xiàn)實意義。本文在總結前人工作的基礎上結合數(shù)值計算的方法，運用有限元分析軟件ANSYS對短翼模型中的碳纖維蒙皮與肋板的粘接過程進行實時動態(tài)模擬仿真，粘接劑用環(huán)氧樹脂，應用基于ANSYS軟

2、件的粘接溫度場和應力場的模擬分析方法，并對T型粘接進行實際模擬。同時對粘接過程的溫度場、應力場進行進一步的研究，了解粘接變形的產(chǎn)生過程。
　　首先簡要敘述了粘接的基本原理、粘接工藝的一般過程。分析粘接有限元的特點，并對復合材料因粘接而產(chǎn)生的殘余應力的種類和實驗方法進行簡單的介紹。然后對粘接溫度場和應力場的基本理論和數(shù)值分析方法進行了闡述。在數(shù)值模擬計算過程中，使用ANSYS軟件中熱-結構間接耦合功能。并在此基礎上求解非線性瞬態(tài)傳導

3、方程，推導出粘接彈塑性本構關系。
　　其次基于溫度效應的非線性有限元軟件ANSYS進行介紹，闡述了材料非線性，溫度場的計算。在溫度場計算準確的基礎上，將相應的熱單元轉(zhuǎn)化為結構單元進行粘接殘余應力的計算。并分析了一個簡單的熱-結構耦合的算例。
　　最后對蒙皮與肋板粘接過程用ANSYS軟件進行數(shù)值仿真，運用生死單元的方法，將超過材料熔點的單元“殺死”，激活沒有超過熔點的單元，動態(tài)的模擬環(huán)氧樹脂的溶化和凝固以及粘接部位的殘余應力的