碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，简称CFRP）以其相对于金属材料更高的比强度、比刚度、耐腐蚀性能、尺寸稳定性、抗疲劳断裂性能，以及其性能的可设计性和便于大幅面整体成型等独特的优点，当前在航空、航天等领域应用日益广泛。大幅面CFRP制件的主要成型方法是热压罐成型法，制件尺寸和形状的精度控制是该方法需解决的关键技术问题。 本项目在详细分析热压罐成型法制造大幅面CFRP制件生产过程中模具与制件相互作用致使制件变形的应力和应变演变过程及工装模具设计过程，并通过数值计算方法预报制件变形量，通过预先在模具型面设计矫正用反变形量，矫正制件变形而提高制件精度。应用计算机辅助设计技术将此方法开发成一种基于变形模拟和形状补偿的热压罐用框架式模具计算机辅助设计系统。 本项目主要创新性工作如下： 1.建立了热压罐成型树脂基复合材料工艺过程中框架式模具的换热过程有限元模型，该模型的模拟大幅面树脂基复合材料成型时内部温度场。 2.建立了热压罐成型树脂基复合材料固化过程中残余应力及变形模拟有限元模型，该模型可预测制件在成型过程中的变形情况。 3.建立了带有事前形状补偿的模具型面生成方法，该方法是将制件固化变形位移反向叠加于初始模具型面，并拟合成具有补偿制件变形功能的模具型面，可用于制造模具，并提高大幅面树脂基复合材料制件尺寸精度。 综合利用上述技术形成的热压罐成型法用框架模具设计系统，可实现在设计模具时先通过分析模具在热压罐中的换热过程和弹性变形过程，优化设计模具支撑结构。同时通过模拟制件变形过程，预测制件成型过程中的变形，根据系统提供的工具修正模具型面，进而提高模具成型精度。通过提高模具设计质量，提高CFRP制件的成型尺寸和形状精度。 研究成果对我国快速提高大幅面CFRP制件制造水平具有较高的应用价值。

黑龙江工程学院

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