先進復合材料熱壓罐成型固化仿真技術研究進展

李艷霞

（北京航空航天大學材料科學與工程學院空天材料與服役教育部重點實驗室，北京 100191）

先進樹脂基復合材料因具有高比強度、高比模量、可設計性強、耐腐蝕、抗疲勞、易于整體成型等優異的綜合性能，廣泛應用于航空、航天等領域[1]。熱壓罐工藝是航空航天飛行器用復合材料的重要制備方法之一。復合材料熱壓罐成型工藝中熱壓罐內高溫高壓氣體作用下復合材料和復合材料構件同時成型，工藝過程中復合材料涉及熱和壓力在多相材料體系即工裝、模具、輔助材料、纖維與樹脂復合體系等之間復雜的相互作用，當材料類型及復合材料構件形式等改變后，工裝、模具、工藝參數等往往需要重新設計優化。傳統的“試錯法”研發模式從試樣到縮比件到試驗件需要經過反復多次試驗，研究費用高，復合材料制造質量的可控性差，制件合格率低，制約復合材料研制效率和應用[2]。美國政府和波音公司在2001～2004年共同實施快速插入復合材料（AIM-C）計劃，在充分的應用基礎研究前提下，建立新材料或已有材料新應用的設計知識庫，采用數值模擬技術改進傳統“積木式”驗證分析方法，提高驗證分析效率，支撐新型樹脂基復合材料在飛行器結構上的快速、可靠應用，縮短復合材料應用時間40%～50%，降低成本33%[3]。中航工業哈爾濱飛機工業集團有限責任公司開展了數字化技術在復合材料構件研制中的應用研究[4]，旨在建立復合材料構件從設計、制造、檢測等過程的數字化設計、制造一體化體系，實現復合材料研制過程的仿真和數字量傳遞，提高研制效率?！?br>