碳纤维复合材料固化过程的非均匀温度场重构技术研究

宋春生1，2，徐龙1，李泓燊1，江友亮1，2，罗怡杭３（１武汉理工大学机电工程学院；２湖北省磁悬浮工程技术研究中心；３咸宁海威复合材料制品有限公司）

摘要：在高端制造领域，碳纤维复合材料的应用十分广泛，而其固化过程中存在的非均匀温度场对构件成型质量有极大影响。基于此，本工作聚焦于复合材料的固化过程，引入三次样条插值方法，针对其非均匀温度场开展重构技术的研究。首先，对比验证了提出的数值模拟方法的有效性和准确性；然后，利用该方法对碳纤维复合材料固化过程的温度场进行数值模拟，同时对模拟结果进行分析，总结了厚度变化对温度场的影响规律以及温度峰值时刻厚度方向的温度场分布规律；最后，通过算法在稀疏监测样本的情况下，对复合材料固化过程中温度峰值时刻沿厚度方向的平面温度场进行重构，同时针对监测点位的数量和布局开展重构精度影响规律分析。研究结果表明：本工作所用的重构方法可以在较少监测点位信息的情况下，很好地对复合材料固化过程中的非均匀温度场进行重构，且重构精度较高，平均误差约为1.46%，最大误差约为10.55%。

关键词：碳纤维复合材料；固化过程；非均匀温度场；重构