基于COMSOL的热压罐成型模具温度场分析

吕佳镁，马贵春，郭靖宇，岳 光，段连成，李云浩

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

0 引 言

复合材料诞生于20世纪30年代，具有轻质高强、耐腐蚀、绝缘等优良性能，在我国的研究始于20世纪50年代末期，为满足性能高、重量轻、成本低的新时代飞行条件的要求，复合材料成型技术被广泛应用于飞机零部件制造，并逐渐应用于承力结构，复合材料用量可作为衡量飞行器先进性的重要指标[1].同时，复合材料的广泛应用促进了其成型技术的发展.其中，热压罐成型技术可用于大型复杂构件成型，且成型质量稳定，是目前最为常用的成型方法[2].模具作为复合材料构件成型的载体，其表面不同的温度值决定了复合材料不同的热收缩率与化学收缩率，并使构件内部积累应力梯度，从而发生固化变形，导致构件力学性能降低.可见，模具温度场直接决定复合材料构件的成型质量.

通过实验研究大型复合材料构件热压罐成型过程的成本较高，所以如何准确、高效地模拟模具温度场是当下的研究热点，工艺仿真模拟成为了重要支撑技术.Park等[3]建立了一种通用的二维固化模拟模型，用于快速模拟任意形状的复合材料结构.Hoon等[4]将复合材料固化的三维有限元公式编写成相应的程序用于模拟，所得结果与实验结果吻合.仿真软件方面，COMPRO，ABAQUS等软件常用于复合材料构件制造过程中变形的模拟[5-6].李艳霞、徐强等[7-8]综述……