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超厚壁变曲率复合材料扩张段固化过程力-热耦合分析

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复合材料扩张段是固体发动机喷管的关键部件,为抵抗高温、高压、烧蚀、高速燃气和力学载荷的综合作用,其结构为超厚壁变曲率的复杂混合复合材料结构.由于扩张段的低导热性、超厚壁特征和固化工艺的不合理,成型过程容易出现剧烈的过热峰.为减小固化变形,提高扩张段成型质量,必须抑制固化过热,提高固化均匀性.本文首先采用高压差示扫描量热仪表征2 MPa压力下高硅氧玻璃纤维/酚醛和碳纤维/酚醛预浸料的动力学.然后考虑成型过程多场耦合特点及成型模具和固化工艺的影响,构建固化过程耦合模型,分析扩张段固化过热和非均匀固化现象.最后,提出在剧烈固化前插入降温段的方法优化固化工艺,抑制固化过热.结果表明,优化工艺可以有效抑制扩张段过热现象,优化后最大过热峰由54.2℃下降为23.5℃,最大固化度差值由0.6下降为0.34,下降幅度分别为56.64％和43.33％.
Mechanical-thermal coupling analysis of curing process of composite divergent section with ultra-thick and variable curvature

梁群、冯喜平、张坤、闫航、李建、侯晓

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西北工业大学 航天学院,西安 710072

西安航天复合材料研究所,西安 710025

扩张段 变曲率 超厚壁复合材料 过热 非同步固化

国家自然科学基金

U1837601

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20220621.002

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(9)
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