1.1选题的背景介绍

热固性树脂基复合材料是以各种热固性树脂为基体，加入各种增强纤维复合而成的复合材料。增强纤维提高复合材料的强度和刚度，树脂将纤维粘接成整体，在增强纤维之间传递载荷。此外，复合材料的韧性、层间剪切强度、压缩强度、热稳定性、抗氧化性能、吸湿性能、成型加工性能也主要取决于树脂基体。如今，由纤维增强热固性树脂基制作而成的复合材料已经更加普遍用作结构材料。制造高性能结构层压板的常用生产工艺之一是热压成型/真空脱气（AC / VD）层压工艺。热固性树脂基复合材料热压成型的过程较为复杂,确定合理的工艺参数决定着制件的质量，也直接影响着生产成本。传统工艺通常采用做试验摸索的方法,也就导致了材料研制周期较长、成本较高和可靠性低等问题,制约着热固性树脂基复合材料的实际应用。近年来由于数字技术的快速发展,通过建立数字模型、进行数值模拟大大减少了制造成本以及研制时间，是目前研制树脂基复合材料低成本、高质量的一种较高效的方法。

1.2国内外研究现状

近些年来，许多学者在这些方面展开了大量的研究工作。目前在复合结构制造中使用的加工参数和固化周期通常源于经验，主要是迭代实验测试的结果。当前工艺开发方法的两个主要缺点是：需要进行广泛的实验测试以确定适当的固化周期，以及发现适合于一种应用的给定材料的固化周期通常用于不同材料或用于不同应用中的相同材料是不适用的。为了更好地研究树脂基复合材料在研制过程中固化、树脂流动、压实过程，使用数值模拟的方法是现今研究树脂基复合材料的常用手段。

在早期的一个模型中，Loos和Springer假设纤维压实是顺序的，从一个边界处的层开始。其他人认为纤维压实是分布性的，尽管在空间上变化，但在整个体积中发生。然后Smith和Poursartip对这两个模型进行了比较，得出结论：顺序压实模型是后一种分布式压实模型的一个特例。其他工作包含了热性能和渗透性条件的本构模型。

关于树脂流动与纤维密实模拟，目前主要存在两种理论,一种是 Loos 和 Springer提出的 “波浪式” 密实模式, 即 Sequential compaction 模型,在整个热压过程中树脂承担了全部外压而纤维层不承担压力且没有相互作用;另一种是Dave和Gutowski 等人提出的 “渐进式”密实模式,即 Squeeze sponge模型,外加压力由树脂和纤维共同承担。许多研究者根据 Squeeze sponge模型对热压工艺进行了数值模拟。