基於粘彈性本構模型的熱固性樹脂基複合材料固化變形數值仿真模型

一。背景介紹
    熱固性樹脂基複合材料在製件成型過程中會產生殘餘應力，引起固化變形，從而增加裝配和製造的難度，因此，合理預測預製件固化過程中的殘餘應力的發展具有重要意義。
    早期的研究主要集中於彈性理論來研究復材的固化成型，現今，越來越多的文獻考慮了樹脂的固化放熱以及材料的各向異性等因素的影響，發展了基於粘彈性模型的數值仿真計算方法，證明了粘彈性的結果固化變形量小於線彈性的結果，且樹脂含量越高的復材，其粘彈性效果越明顯。

                                            RTM成型工藝示意圖

二。粘彈性模型在Abaqus中的實現

     本文作者在參考文獻【1】的基礎上，使用廣義Maxwell粘彈性本構模型，聯合編寫了HETVAL、USDFLD、DISP、UMAT及UEXPAN子程序，在abaqus軟件平臺中實現了復材固化成型的仿真模擬，其基本編程思路如下圖所示：

 

其中，最關鍵的粘彈性本構公式爲：

參考上述公式和子程序的編寫流程，可以完成上述模型。最後得到仿真Mises應力雲圖和S33雲圖如下：

 

得到的S33關於時間的曲線趨勢如下所示：

 

該曲線結果和文獻有出入，但是榮的文獻中關於底數的取值有錯誤，亦即下列公式的底數應以e爲底數，而不是10

 

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