模具对复合材料构件固化变形的影响分析

      通过光纤光栅的方法实验研究了在热压罐成型工艺过程中，复合材料构件由金属同化模具与复合材料构件热不匹配导致的沿厚度方向和面内的同化残余应力发展，得到了固化后残余应力沿构件厚度方向和面内的分布情况，并分析了该残余应力分布的产生机制以及对构件同化后变形的影响。结果表明：复合材料与模具之间的热不匹配导致的固化残余应变沿构件厚度方向呈梯度分布，靠近模具端大于远离模具端，并且该应变会引起构件同化后的翘曲变形，变形以沿纤维方向为主。

       热压罐整体化成型工艺中金属模具与复合材料构件之间的热不匹配是导致复合材料构件固化残余应力及变形的因素之一[1-2]。在热压罐内的压力作用下复合材料构件紧贴在模具表面，当温度发生变化时，由于热膨胀系数不匹配，模具与复合材料之间将出现相互作用，产生剪切应力，并且沿构件的厚度方向形成了一个应力梯度，该应力梯度随着树脂的固化残留在构件内[3-7]。

      Twigg[8-9]通过实验研究发现复合材料单向平板在固化成型后产生了一个较大的翘曲变形，并认为该翘曲变形是由模具与构件的热不匹配所致，同时指出固化过程中模具与复合材料之间既不是完全地粘接在一起，也不是纯粹地摩擦，而是一个变化的过程，刚开始发生相互作用的时候可以看作是粘接在一起的，而随着相互作用的加强，界面的剪切应变增加到一定数值时，从构件两端开始出现摩擦作用，而这种相互作用很复杂，不同的材料体系和工艺条件下的相互作用情况是不一样的。

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