1. 研究目的与意义（文献综述）

热固性树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、耐腐蚀、抗疲劳等其他材料不可比拟的特点，在工业、体育用品、航空航天领域得到越来越广泛的应用。由于纤维增强材料本身的各向异性、树脂基体材料的化学反应收缩、固化放热不均匀、材料的热膨胀、模具制件相互作用等因素的影响，复合材料制件在成型过程中产生残余应力，脱模之后产生形变。残余应力直接导致复合材料产生翘曲、变形、缺陷、损伤等问题，严重影响复合材料力学性能、几何稳定性和结构整体性^[1-4]。早期研究人员解决这一问题的办法是根据技术人员的工作经验，采用“试错法”对模具型面进行修正^{[5, 6]}，直到得到的产品满足设计要求为止。这种方法耗时费力，成本高，不适用于大面积推广。因此，合理预测制件固化过程中残余应力的发展，计算制件的固化变形量，成为降低制造成本、提高生产效率的重要手段。

复合材料的固化过程是一个复杂的物理化学过程。随着固化反应的进行，树脂相变体积收缩并放出反应热，由于复合材料内部传热不均，固化反应程度不一以及模具和其他辅助封装材料的影响，复合材料内部会产生复杂的应力梯度。构件完成固化脱模之后，复合材料内部仍会有部分残余应力不能得到释放。这部分残余应力是导致复合材料发生固化变形的直接原因。复合材料的固化工艺参数如升降温速率、保温时间等直接决定着构件的固化温度历程。复合材料的密度、比热容、热传导系数以及树脂的固化放热量、体积收缩率等都对复合材料的残余应力有着重大影响^[7]。结构参数如构件外形尺寸和铺层方式等直接影响着复合材料的热物理性质以及刚度和强度。此外，模具因素对残余应力和固化变形也有着较大的影响。分析以上因素之间的相互作用方式和对残余应力的影响规律，是研究固化变形形成机制的关键。为此，国内外许多学者对复合材料在固化过程中残余应力的发展开展了大量的研究工作。

国外学者bogetti和gillespieＧ^[8]考虑了热传导与固化动力学的耦合，针对厚截面复合材料制件采用有限差分技术进行了二维数值模拟。 twigg等^[9]采用实验研究分析了模具与复合材料制件在成型过程中的相互作用，并发现对称铺层的复合材料层合板由于这种模具作用将在成型后产生较大的翘曲变形。bapanapalli和smith^[10]通过在数值模型中引入剪切层的方法来代替成型过程中模具对复合材料的影响作用。该方法通过改变剪切层的厚度和热膨胀系数来使模拟结果接近真实的实验值，能较好地预测层合板的固化变形。但是一旦层合板的尺寸发生变化，该剪切层参数就需要重新确定。fernlund等^[11]认为厚度方向上的应力梯度是导致制件产生固化变形的主要原因，并采用三维壳体结构对Ｌ形和Ｕ形复合材料制件的固化变形进行了计算。white、和ding等^[12]采用黏弹性模型对复合材料层合板固化过程中的残余应力进行了数值研究，模型中考虑了树脂固化放热、固化收缩以及材料的各向异性等因素的影响，研究结果表明，树脂化学收缩对残余应力的分布和大小有重要影响。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容与方案

1.材料制备：以as4/3501-6为原材料，采用热压罐成型工艺，通过mrcc(制造商推荐的固化周期)制备试样；

2.材料表征：采用钻孔应变片测试残余应力，用激光、百分表测变形度；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

2． 第4-5周：熟悉热压罐成型工艺，制备试样。

3． 第6-8周：分析回温过程中复合材料热变形行为和机理。

4. 参考文献（12篇以上）

参考文献