题目：孔隙形成条件及辅助材料传热传压特性对热压罐工艺影响

热压罐工艺是生产航空航天主承力结构用复合材料构件的主要方法，为了实现温度和压力的有效加载，需要使用多种辅助材料，这些材料的传热和传压特性各异，对复合材料内部的温度和压力分布有很大影响，从而在一定程度上决定着纤维的密实和缺陷的形成。本文主要目的在于通过考察不同材料体系下工艺条件对孔隙形成的影响，揭示孔隙形成条件的定量变化规律；研究常用热压罐工艺辅助材料传热传压特性及其在工艺过程中的变化，掌握辅助材料对工艺过程中温度和压力的影响规律，为提高复合材料热压罐工艺过程数值模拟精度和实现成型质量控制提供重要的研究方法和实验依据。通过自行设计的孔隙形成条件定量测试方法，研究了树脂压力、凝胶温度、相对湿度、树脂种类对树脂体系和预浸料铺层中孔隙形成的影响。结果表明，树脂体系中，随着树脂压力的增加固化试样的孔隙率呈指数衰减规律变化；树脂凝胶温度和相对湿度越高孔隙缺陷越严重；相同条件下，预浸料铺层的孔隙率高于树脂体系。以热导率和比热容为表征参数，研究了模具材料、透气毡、吸胶布等辅助材料的传热特性及其影响因素；通过对透气毡和吸胶材料压缩特性以及传压型软模力学特性的研究，考察了辅助材料的传压特性，建立了传压型软模的本构方程。研究发现，辅助材料的热导率随温度和压力的变化规律受材料种类和材料状态的影响较大，比热容均随温度的升高而升高；透气毡的压缩特性受温度的影响较大，而吸胶材料的压缩特性受温度的影响较小；可采用Mooney-Rivlin本构模型和线弹性本构方程来描述热压过程传压型软模的传压特性。结合自行设计的固体压力分布测试方法、热压罐工艺实验以及有限元计算模拟，研究了传压型软模传热传压特性对L形结构热压罐工艺过程的影响。发现不同形式的传压型软模传压能力不同，在与L形刚性阳模配合时传压能力较好，在与L形刚性阴模配合时，接触界面拐角处存在着低压区，其大小和影响区域与拐角曲率密切相关；实验范围内传压型软模对厚度较薄的碳纤维增强L形层板内部温度分布影响较小，但对拐角区域的压力分布有很大影响，容易造成纤维不密实、富树脂以及孔隙缺陷，模拟结果与实验结果有很好的一致性。