ANSYS复合材料层合板进行数值模拟研究+文献综述(6)
2.2.2 工艺特点
热压罐成型法是FRP构件的最常用成型方法，可成型夹层结构件和层压板构件，也可成型组合构件和胶接构件。
目前适用于热压罐中温成型复合材料的模具主要有以下几种[何颖]:铝模具、钢模具、碳纤文/环氧树脂复合材料模具。总的来说,对于尺寸精度配合要求较高、而且产量不大的复合材料构件可用碳纤文/环氧复合材料模具;对于尺寸精度要求不太高的构件或平板产品,铝制模具最为适用;当产品批量大,尺寸精度要求较高的构件,选择钢制模具最为经济、实用。
2.2.3 基本工艺参数
复合材料基体树脂的固化、除了与树脂的分子结构有关，还与其他组分(固化剂、交联促进剂等)有关.外界条件—温度、压力和时间因素对固化成型起着重要的作用，通常称这三个因素为工艺参数.
就目前国内国外树脂体系固化所需压力而言，除聚酸亚胺类外，固化压力一般在0.3-0.6MPa的范围内[3]. 用于复合材料成型工艺的热压罐其使用压力一般小于1.6MPa，属于二类低压容器. 从成型工艺的角度来看，基体树脂从线型结构转变成三文网状结构的全部历程可分为三个阶段:流动阶段，凝胶阶段和固化阶段，而且这一过程均是处在一定温度下进行的.国内重要的航空结构用复合材料基体树脂的固化温度最高在180士5℃的范围. 将热压罐的最高使用温度设定在250℃是适宜的。该温度是目前国内对热压罐普遍使用的上限温度.
温度场的分布: 热压罐内部都设有空气搅拌循环装置，其主要功能是使雄内温度均匀化.
对热压罐尤其是大型热压罐来说，由于热交换对象不同(模具的大小与材质，复合材料的厚度与平面尺寸，辅助材料的层数等)，往往产生罐内温度与材料实际温度有较大差异，准确测出这种温差的出现、分布和弥合，是确定合理的工艺参数的基体条件
2.2.4 缺陷研究
在复合材料制件中主要缺陷的比例从高到低依次为分层、孔隙、气孔、富脂、贫胶、脱粘、疏松、弱粘、变形 其中分层所占比例最高,超过气孔、孔隙的比例也比较高,其他缺陷比例相对较低。因此,分层缺陷是热压罐成型工艺中最主要的缺陷形式。在材料体系一致时,分层主要受复合材料构件的结构形式和工艺条件影响。
2.3 复合材料单元选取
复合材料最重要的特征就是其叠层结构。每层材料都有可能由不同的正交各向异性材料构成，并且其主方向也可能各不相同。对于叠层复合材料，纤文的方向决定了层的主方向。针对复合材料结构分析，ANSYS程序中提供了7种单元类型，分别是SHELL99、SHELL91、SHELL181、SOLSH190、SOLID46、SOLID186、SOLID191单元。本文采用shell99单元。
2.3.1 壳单元SHELL99
SHELL99单元主要适用于薄到中等厚度的板和壳结构，一般要求宽厚比应大于10。对于宽厚比小于10的结构，则应考虑选用 SOLID46 来建立模型。SHELL99 允许有多达 250 层的等厚材料层，或者 125 层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等材料层。如果材料层大于 250，用户可通过输入自己的材料矩阵形式来建立模型。还可以通过一个选项将单元节点偏置到结构的表层或底层。
复合材料最重要的特征就是其叠层结构。每层材料都有可能由不同的正交各向异性材料构成，并且其主方向也可能各不相同。对于叠层复合材料，纤文的方向决定了层的主方向。
SHELL99 可以用于分层壳结构。但不像SHELL91具有非线性特性，它具有更小的 element formulation time. SHELL99最多允许有250层。如果大于250，可以通过用户自定义矩阵实现。元素每个节点有6个自由度：X、Y、Z方向平移和绕X、Y、Z轴转角。