Abaqus基于粘弹性本构的复合材料固化变形分析
本文摘要（由AI生成）：
本文研究了复合材料制件在固化成型过程中残余应力与固化变形的预测问题。通过引入粘弹性本构模型，采用完全热力耦合的分析方法，预测了复合材料的固化变形。文中介绍了固化成型过程中的热化学模型和固化动力学方程，并详细阐述了粘弹性本构模型的构建和参数设置。通过有限元分析，得到了固化过程中的温度场、应力场和固化度分布，进而预测了复合材料的回弹变形。这为降低 制造成本、提高生产效率提供了重要手段。
复合材料制件成型过程中，由于材料自身的各向异性、树脂基体的化学收缩反应以及模具作用等因素的影响，导致制件成型过程中产生残余应力，引起固化变形，从而增加制造成本和装配难度。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。
复合材料固化成型仿真 主要包括三个部分：热-化学模型，固化动力学方程和固化本构。http://www.jishulink.com/content/post/1261705中介绍了固化成型过程中的热化学模型和固化动力学方程。为了进一步研究复合材料的固化变形过程，本文又引入了粘弹性本构模型，采用完全热力耦合的分析方法，预测了复合材料的固化变形。
目前常用的固化本构模型包括：线弹性模型，路径依赖模型和粘弹性本构模型。
Zocher等提出的粘弹性本构模型其本构关系和应力增量方程为：
其中
式中St_im是历史状态变量
其中，增量步内的折算时间
式中，Cu_ij和Cf_ij分别为完全松弛刚度和未松弛刚度；aT、Wm和τm分别为转换因子、权重系数和松弛时间。松弛时间和权重因子如下
通过Umat子程序编写粘弹性本构模型，结合Hetval、Disp等子程序进行固化成型过程分析。有限元模型如下图所示，包括复合材料及模具。在回弹分析时，通过Model Change 移除模具。
固化过程中的温度场按下图施加
计算得到的固化度和温度的关系如图所示
固化过程中的应力场如下图所示
撤去模具后，可以得到复合材料的回弹变形如图所示
