乔 巍 姚卫星,2

1.南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，南京，210016

2. 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，210016

0 引言

先进复合材料凭借比强度高、比模量高等优点在航空航天领域获得了广泛应用[1-2]。固化后的复合材料构件实际形状往往与理论设计形状存在一定偏差，该偏差称为固化变形。复合材料的固化变形不仅增加了装配难度，而且提高了制造成本。因此，建立复合材料构件固化变形的分析模型，并研究固化变形的机理，对于提高复合材料结构的设计与制造能力都具有重要意义。

数值仿真广泛应用于复合材料固化变形的模拟,其核心是固化本构模型。BOGETTI等[3]假设固化过程中树脂模量与固化度成线性关系，提出线弹性本构模型。该本构模型在国内外有较多应用。郭章新等[4]通过该模型模拟了带金属内衬的纤维缠绕复合材料圆筒固化过程中残余应力的变化规律。马云荣等[5]基于该模型模拟了曲面构件的固化过程，结果表明考虑材料性能的变化使模拟结果更加精确。WHITE等[6]和ZOCHER等[7]考虑了材料的黏弹性，并采用广义Maxwell 模型描述固化过程中材料的松弛刚度。闵荣等[8]和张江涛等[9]采用黏弹性本构模型模拟了固化过程中残余应力的发展。SVANBERG等[10-11]提出Path-dependent本构模型，该模型是黏弹性本构模型的简化版，假设橡胶态阶段的材料转换因子为零，玻璃态阶段的转换因子为无穷大。笔者对比了上述3种本构模型，结果表明Path-dependent模型和黏弹性本构模型预测的固化变形与试验结果吻合良好，但线弹性本构模型的预测结果误差较大[12]。……