基于Abaqus的复合材料热-固化数值模拟

复合材料固化成型过程中，许多材料参数都是与温度场及固化度相关的，因此模拟复合材料固化成型时首先需要知道温度场和固化度的变化情况。

温度和固化度这两部分是相互耦合的，复合材料固化过程的热传导需要考虑固化放热的影响

式中，ρc为复合材料密度；C_c为复合材料比热容，λ为导热系数，T 为温度，t 为时间；Q 为热生成率

式中，ρr为树脂密度；V _f 为纤维体积分数；H _r 为树脂放热；α为固化度；固化反应速率

其中 

式中，K为自催化模型反应速率常数；A为频率因子；ΔE为活化能；R为理想气体常数。

数值模拟过程中主要用到SDVINI、FILM、DISP、HETVAL及USDFLD子程序。

1) SDVINI和USDFLD子程序主要用来定义初始状态变量，并且两者可以互相替代。

2) FILM子程序用来定义热传导第三类边界条件中的对流换热系数和环境温度。

3) DISP用来定义热传导第一类边界条件，当热交换系数非常大时，DISP和FILM定义的边界效果相近。

4) HETVAL用来定义材料内部产生的热量，该程序是连接热传导和固化动力学方程的关键。

使用的材料属性见下表

仿真得到的固化度和温度变化结果见下图

[1]丁安心. 热固性树脂基复合材料固化变形数值模拟和理论研究[D].

[2]乔巍,姚卫星,马铭泽.复合材料残余应力和固化变形数值模拟及本构模型评价[J].材料导报,2019,33(24):4193-4198.

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附件中为子程序和inp文件