超厚壁变曲率复合材料扩张段固化过程力-热耦合分析

作者：梁群; 冯喜平; 张坤; 闫航; 李建; 侯晓^*

来源：复合材料学报, 2022, 39(09): 4344-4353.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220621.002

• 扩张段
• 变曲率
• 超厚壁复合材料
• 过热
• 非同步固化

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%。

• 单位
  航天学院; 西安航天复合材料研究所; 西北工业大学