摘要：大型復(fù)合材料零件在成型的過程中需要使用到大型框架式模具，這就需要在設(shè)計(jì)時先用模型建模。在本文中分析了實(shí)際應(yīng)用中模具的應(yīng)力和變形等問題，同時還對設(shè)計(jì)中的其他問題進(jìn)行了分析，這樣可以確保模具設(shè)計(jì)的高效性和精準(zhǔn)性，讓模具結(jié)構(gòu)能更加符合復(fù)合材料零件成型的需求。

關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；框架式成型；復(fù)合材料

復(fù)合材料具有較好的優(yōu)越性，一直被應(yīng)用于航空領(lǐng)域中，由于飛機(jī)零件需要較高的精確度，同時它們的尺寸較大，一般會使用復(fù)合材料對其進(jìn)行固化成型。在復(fù)合材料的成型過程中，復(fù)合材料構(gòu)件會直接與模具的型面相接觸，一旦模具發(fā)生變形，構(gòu)件的尺寸和形狀等就會受到影響。模具的尺寸若是較大，那么在其固化的過程中復(fù)合材料的固化質(zhì)量和表面溫度會受到模具型面不均勻的溫度場的影響。當(dāng)前在一些大尺寸的模具成型過程中一般會選擇使用框架式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有著均勻的厚度，同時通風(fēng)效果較好，能快速升降溫，這些模具中的各個點(diǎn)可以均勻受熱，模具中的各個部位就不會因?yàn)樯禍囟l(fā)生變形。在當(dāng)前設(shè)計(jì)框架式模具的過程中，在設(shè)計(jì)多個支撐框架時，不僅需要經(jīng)過重復(fù)且繁瑣的操作，同時操作也較為費(fèi)時費(fèi)力，設(shè)計(jì)模型需要豐富的經(jīng)驗(yàn)，但是模具使用起來較為費(fèi)勁，同時也不利于校核模型的溫度情況和變形情況，在設(shè)計(jì)模具的過程中就缺乏精準(zhǔn)度同時也缺乏效率。為了及時改善該情況，就需要將模具設(shè)計(jì)和更改的效率提高，同時在設(shè)計(jì)的過程中需要進(jìn)行周全的考慮，將復(fù)合材料在制件過程中的固化變形問題解決掉。在設(shè)計(jì)該種框架式的模具時，應(yīng)建立起一種能進(jìn)行快速更改和建模的方式，并通過有限元分析模型，對模型根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，這樣可以更好地對模具的尺寸和回彈情況進(jìn)行設(shè)計(jì)補(bǔ)償，以便得出最精確的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果。

1建模的快速化方法

如果是框架式的模具成型，它的結(jié)構(gòu)主要包括底板、型面板和吊環(huán)等部分。在設(shè)計(jì)模具的過程中，需要對支撐隔板的數(shù)量、厚度、通風(fēng)口的定位尺寸等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前，在設(shè)計(jì)模型模具的過程中一般會使用CATIA軟件的方式來進(jìn)行，在建模時需要首先進(jìn)行產(chǎn)品型面的提取、接合等操作，這樣就形成了模具的型面板；然后再進(jìn)行隔板和隔板上的通風(fēng)孔的制作，它需要通過平面化的編制和繪制草圖及凸臺等操作才能形成，隔板和隔板上的通風(fēng)孔是和型面板相連接的。隔板具有較多的數(shù)量，需要重復(fù)性地進(jìn)行隔板的繪制工作，所需工作量很大，會花費(fèi)設(shè)計(jì)者很多的時間和精力。但是，通過“產(chǎn)品智能模板”—“創(chuàng)建超級副本”操作就可以將在建模過程中將的繪制草圖、凸臺等命令集中到一個命令中進(jìn)行集體的封裝。該命令集合在執(zhí)行時只需要通過操作“從選擇實(shí)例化”就可以了。這樣可以將很多重復(fù)性的操作避免掉，在隔板的繪制和通風(fēng)孔等操作中就可以節(jié)省掉很多時間。使用其中的“知識工程”—“公式”命令就可以對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整同時還可以對其進(jìn)行賦值了。在后期只需要對參數(shù)的賦值進(jìn)行變更即可實(shí)現(xiàn)參數(shù)值的變化，同時變量間的關(guān)系也可以通過公式的定義來實(shí)現(xiàn)，使得變量能夠基于另一個變量的變化而變化，這樣可以使得參數(shù)的變量化得以實(shí)現(xiàn)。采用這樣的建模方式，可以實(shí)現(xiàn)對縱向隔板數(shù)量和型面板厚度等參數(shù)進(jìn)行變量化的快速設(shè)計(jì)。此時，如果合理的更改參數(shù)的數(shù)值，將視圖刷新后，稍微改動一些模型就能達(dá)到設(shè)計(jì)的更改要求了。采用這種方式可以將對框架式模具的建模時間縮短，同時可以更加快捷地進(jìn)行模型的更改和設(shè)計(jì)，不僅能提高了更改和設(shè)計(jì)模具的效率，同時也為有限元模型的分析和設(shè)計(jì)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

2有限元模型分析

摘要：本文首先介紹了內(nèi)嵌入式、外貼式建筑加固方法，對復(fù)合材料在建筑加固環(huán)節(jié)給予了參考的價值。然后以建筑加固工程中最為常見的兩種復(fù)合材料為例，對玻璃纖維、碳纖維在建筑加固工程中應(yīng)用的技術(shù)和方法進(jìn)行探究，從而為之后開展建筑加固，合理應(yīng)用復(fù)合材料等奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；建筑加固工程；應(yīng)用

目前我國需要的加固建筑工程相對較多，通過將復(fù)合材料用到其中，有助于提升抗腐蝕性、抵抗酸堿等物質(zhì)的腐蝕；縮短工期和節(jié)約成本等。玻璃纖維、碳纖維等作為當(dāng)前使用最多的一種復(fù)合材料，分析其在建筑加固中的具體應(yīng)用能夠增強(qiáng)建筑工程加固的質(zhì)量。

1復(fù)合材料在建筑加固工程中的方法

1．1內(nèi)嵌入式加固方法

復(fù)合材料在建筑結(jié)構(gòu)中進(jìn)行應(yīng)用，其所使用的加固方法較多，其中內(nèi)嵌式加固方法是建筑加固工程較為常見的一種，復(fù)合材料在放入到需要嵌入的淺溝中，經(jīng)過一段時間的凝固后，就會增加粘附性，不會出現(xiàn)與建筑結(jié)構(gòu)分離的情況。這就說明這種加固方法增加了復(fù)合材料的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)了與建筑結(jié)構(gòu)的相互結(jié)合，在共同受力下，能夠使得建筑結(jié)構(gòu)不會發(fā)生彎曲或者裂縫的現(xiàn)象等。另外，這種加固方法最大的優(yōu)勢表現(xiàn)在工序簡單、成本較低等方面。施工工序的介紹如下。（1）每一個建筑構(gòu)件都有自身設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，尤其是開槽的尺寸不可隨意設(shè)計(jì)，避免發(fā)生安全問題。（2）將槽內(nèi)存在的灰塵或者雜質(zhì)等進(jìn)行及時清除，這樣做的目的就是能夠防止復(fù)合材料發(fā)生粘結(jié)。（3）添加的膠粘劑厚度不能高于槽的1／2位置。（4）開展試壓的環(huán)節(jié)。即放入到槽中的復(fù)合材料需運(yùn)用膠粘劑進(jìn)行固定，膠粘劑填入到槽中的厚度需要與槽持平。（5）當(dāng)膠粘劑得到完全固化后，施工人員再對建筑表面進(jìn)行清除、平整。

全球復(fù)合材料發(fā)展概況

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展，樹脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進(jìn)步，生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高，使得玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的價格成本已被許多行業(yè)接受，但玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度尚不足以和金屬匹敵。因此，碳纖維、硼纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料相繼問世，使高分子復(fù)合材料家族更加完備，已經(jīng)成為眾多產(chǎn)業(yè)的必備材料。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達(dá)550多萬噸，年產(chǎn)值達(dá)1300億美元以上，若將歐、美的軍事航空航天的高價值產(chǎn)品計(jì)入，其產(chǎn)值將更為驚人。從全球范圍看，世界復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在歐美和東亞地區(qū)。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長，而亞洲的日本則因經(jīng)濟(jì)不景氣，發(fā)展較為緩慢，但中國尤其是中國內(nèi)地的市場發(fā)展迅速。據(jù)世界主要復(fù)合材料生產(chǎn)商PPG公司統(tǒng)計(jì)，2000年歐洲的復(fù)合材料全球占有率約為32%，年產(chǎn)量約200萬噸。與此同時，美國復(fù)合材料在20世紀(jì)90年代年均增長率約為美國GDP增長率的2倍，達(dá)到4%~6%。2000年，美國復(fù)合材料的年產(chǎn)量達(dá)170萬噸左右。特別是汽車用復(fù)合材料的迅速增加使得美國汽車在全球市場上重新崛起。亞洲近幾年復(fù)合材料的發(fā)展情況與政治經(jīng)濟(jì)的整體變化密切相關(guān)，各國的占有率變化很大?？傮w而言，亞洲的復(fù)合材料仍將繼續(xù)增長，2000年的總產(chǎn)量約為145萬噸，預(yù)計(jì)2005年總產(chǎn)量將達(dá)180萬噸。

從應(yīng)用上看，復(fù)合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國汽車零件的復(fù)合材料用量達(dá)14.8萬噸，歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計(jì)可達(dá)10.5萬噸。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達(dá)7.5萬噸，汽車等領(lǐng)域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮?，目前還有許多新技術(shù)正在開發(fā)中。例如，為降低發(fā)動機(jī)噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動機(jī)向高速、增壓、高負(fù)荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動機(jī)活塞、連桿、軸瓦已開始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時，隨著近年來人們對環(huán)保問題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復(fù)合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復(fù)合材料也成為國內(nèi)外開發(fā)研究的重點(diǎn)。

另外，納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，納米復(fù)合材料的研究開發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。以納米改性塑料，可使塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變，從而使之具有新的性能，在克服傳統(tǒng)材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時，大大提高了材料的綜合性能。

樹脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)材料

[摘要]碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐磨及耐腐蝕等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于軍工和民用領(lǐng)域，對碳纖維復(fù)合材料廢棄物中高價值碳纖維的回收再利用成為碳材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文綜述了碳纖維復(fù)合材料的主要回收方法，介紹了回收碳纖維的再利用技術(shù)，并分析了我國碳纖維復(fù)合材料回收再利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀，指出碳纖維回收對實(shí)現(xiàn)高價值材料再利用、節(jié)約能源和減少環(huán)境污染具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]碳纖維；復(fù)合材料；回收；再利用；研究現(xiàn)狀

碳纖維復(fù)合材料具有高比模、高比強(qiáng)、耐腐蝕、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小等特性，被廣泛應(yīng)用于國防軍工、航空航天、體育休閑、建筑橋梁等領(lǐng)域中。2019年全球碳纖維產(chǎn)量接近1800萬噸，但碳纖維復(fù)合材料在各個領(lǐng)域的應(yīng)用壽命是有限的，最長不超過30年，達(dá)到其理論使用壽命后，需要對其進(jìn)行回收再利用[1]。隨著碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大及需求量的不斷提高，其廢棄物也逐年增加，填埋廢棄物不但污染環(huán)境，還造成了極大的浪費(fèi)，因此回收碳纖維復(fù)合材料中有價值的碳纖維成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[2]。碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料使用廣泛，其廢棄物的回收尤為重要。由于環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，其降解過程成為碳纖維回收再利用的難點(diǎn)[3-4]。本文主要介紹了碳纖維復(fù)合材料的回收和再利用技術(shù)，分析了我國碳纖維復(fù)合材料回收再利用研究現(xiàn)狀，并對其回收利用前景進(jìn)行了展望。

1碳纖維復(fù)合材料的回收

碳纖維復(fù)合材料的回收方法可歸納為四類：機(jī)械分離回收法、能量轉(zhuǎn)化回收法、化學(xué)回收法和熱降解回收法[5]，近些年又衍生出其他一些回收方法。

1.1機(jī)械分離回收法

［摘要］纖維復(fù)合材料在建筑工程中的重要性不言而喻。在此首先對纖維復(fù)合材料的特征進(jìn)行了概述，明確其具有良好的可塑性、抗震性、抗拉強(qiáng)度，將其應(yīng)用在建筑工程中，可在整體上提高工程質(zhì)量。其次重點(diǎn)對纖維復(fù)合材料在建筑工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，如在增強(qiáng)混凝土質(zhì)量方面的應(yīng)用、在涂層織物中的應(yīng)用、在承載結(jié)構(gòu)方面與結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料上的應(yīng)用等。最后探究了建筑工程中纖維復(fù)合材料具體的應(yīng)用策略，提出了幾點(diǎn)合理化建議，如調(diào)整并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、嚴(yán)格遵守相關(guān)操作規(guī)范、提高對采購流程細(xì)化的重視度，以期將纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，借助其提升建筑工程施工水平，實(shí)現(xiàn)預(yù)期工程效果，推動建筑行業(yè)良好發(fā)展，為關(guān)注此類話題的人們提供參考。

［關(guān)鍵詞］建筑工程；纖維復(fù)合材料；結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料；混凝土質(zhì)量；涂層織物

隨著時代的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)水平的提升，建筑行業(yè)的發(fā)展如火如荼，不僅促使建筑規(guī)模擴(kuò)大、數(shù)量增多，而且也對其建筑質(zhì)量提出了高要求。在傳統(tǒng)建筑工程建設(shè)與施工中，由于部分傳統(tǒng)材料缺乏完善的性能，其質(zhì)量未達(dá)到現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)與要求，因此阻礙了建筑工程建設(shè)水平的提升。面對此情況，應(yīng)加強(qiáng)對新材料的挖掘和運(yùn)用，其中纖維復(fù)合材料就是最重要的一種。此種材料集多種優(yōu)勢，將其應(yīng)用在建筑工程中是未來發(fā)展的主要趨勢。因此，積極對纖維復(fù)合材料在建筑工程中的應(yīng)用進(jìn)行探索具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1纖維復(fù)合材料的主要特征

1.1抗震性能優(yōu)越

在當(dāng)前建筑工程建設(shè)中，建筑物抗震性能的優(yōu)良性已經(jīng)成為判定建筑質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。部分傳統(tǒng)施工材料呈現(xiàn)了密度大且較重的特點(diǎn)，發(fā)生地震時，較易出現(xiàn)脫落或者斷裂的問題，對人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的威脅[1]。而纖維復(fù)合材料與傳統(tǒng)建筑材料相比，其具有良好的抗震性能，可承受較大的外界沖擊力，能夠增強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性、可靠性，提升建筑安全性，有助于減少危險事故發(fā)生，屬于未來該領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢之一。

通過介紹FRP復(fù)合材料，因其輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕性能好及抗沖擊性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在橋梁、地鐵及一些工業(yè)廠房等混凝土結(jié)構(gòu)的加固與修復(fù)領(lǐng)域中，應(yīng)用潛力巨大。

土木工程學(xué)科的發(fā)展，在很大程度上依賴于性能優(yōu)異的新材料新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。在已有結(jié)構(gòu)的加固改造領(lǐng)域，不僅要求材料經(jīng)濟(jì)美觀、便于施工，且要求施工后的結(jié)構(gòu)承載力能夠明顯提高。而FPR復(fù)合材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能和廣泛的適用性發(fā)揮著越來越重要的作用。

FRP（fiberreinforcedplastics）復(fù)合材料主要有碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFRP）及玻璃纖維（GFRP）等，其材料形式主要有片材、棒材和型材。FRP的共同優(yōu)點(diǎn)是：輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈模、抗疲勞、耐腐蝕耐久性能好、熱膨脹系數(shù)低等。另外，F(xiàn)RP復(fù)合材料可以節(jié)省材料、自由裁剪、施工方便且速度快，雖然其前期投資較大，但維護(hù)成本低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。因此，F(xiàn)RP（片材）復(fù)合材料在土木結(jié)構(gòu)加固工程中應(yīng)用潛力巨大。

1、FRP復(fù)合材料的基本特性

隨著增強(qiáng)纖維材料的發(fā)展，碳纖維、芳綸纖維及玻璃纖維已經(jīng)成為當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程中加固補(bǔ)強(qiáng)的重要材料。一些典型的FRP（片材）復(fù)合材料的基本力學(xué)性能見下表。

FRP復(fù)合材料的性能各異，在拉伸強(qiáng)度及拉伸模量方面，玻璃纖維和芳綸纖維一般比碳纖維低1/3左右；在斷裂延伸率方面，芳綸纖維一般是碳纖維的2倍左右，玻璃纖維一般比碳纖維高70%左右；在韌性、抗沖擊性能方面，芳綸纖維和玻璃纖維要比碳纖維好得多；在抗堿腐蝕方面，芳綸纖維和玻璃纖維則不如碳纖維好。關(guān)于其它方面的性能差異，這里不再贅述。

摘要：如今復(fù)合材料的質(zhì)量與模具設(shè)計(jì)質(zhì)量具有直接關(guān)系，因此必須不斷提高模具設(shè)計(jì)的水平，并對先進(jìn)的熱壓罐成型技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用?；诖?，就計(jì)算機(jī)輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，首先建模方法和知識構(gòu)建兩方面出發(fā)，對計(jì)算機(jī)輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要概述，然后從設(shè)計(jì)流程和板件設(shè)計(jì)分析其設(shè)計(jì)策略，最后就模板的熱分布測試進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助；復(fù)合材料；模具設(shè)計(jì)

隨著社會科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，復(fù)合材料在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。雖然復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)性、抗疲勞性等方面具有顯著優(yōu)勢，但是在制作時往往需要投入較大的成本，而且質(zhì)量控制難度較高。為了改變這一情況，必須對先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行有效應(yīng)用，通過熱壓罐成型模具設(shè)計(jì)，使復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制作，從而提高復(fù)合材料的制備水平，促進(jìn)行業(yè)的健康長遠(yuǎn)發(fā)展。

1計(jì)算機(jī)輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計(jì)概述

1.1建模方法。為了對熱壓罐成型模具設(shè)計(jì)中的模具變形問題給予有效解決，需要對建模的方法進(jìn)行改進(jìn)。以碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料為例，這種材料在生產(chǎn)過程中存在熱膨脹差異，因此在設(shè)計(jì)并制作磨具時會因?yàn)槭軌喊l(fā)生變形。《復(fù)合材料制件工裝建模要求》中對計(jì)算機(jī)輔助熱壓罐成型模具設(shè)計(jì)的流程給予明確說明，但是并沒有對模具熱膨脹變形情況給予修正，因此必須在此基礎(chǔ)上改進(jìn)建模方法，從而提高模具的設(shè)計(jì)水平。具體來看，設(shè)計(jì)人員必須對知識庫技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行有效利用，從中選擇合理的參數(shù)，從而在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行工藝或者生產(chǎn)試驗(yàn)，并且對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對比分析，最終使模具的參數(shù)得到積累，并且實(shí)現(xiàn)精確修正。首先，設(shè)計(jì)人員需要啟動UG，并且對工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，期間需要插入制件模型；其次，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對造型工藝補(bǔ)加曲面和模板曲面，并且建立支撐架，完成模具裝配；第三，判斷三維設(shè)計(jì)是否已經(jīng)完成，如果沒有完成就返回上方步驟，如果已經(jīng)完成就生成二維圖，并且對模型進(jìn)行檢查，判斷模型是否合格。這這一流程中要重點(diǎn)關(guān)注造型工藝補(bǔ)加曲面和模板曲面，首先判斷是否做過相近制作，如果做過則對初始條件和邊界條件進(jìn)行設(shè)置，如果沒做過就制作結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)行材料有限元建模，然后再通過分析計(jì)算、變形結(jié)果預(yù)測等步驟修正參數(shù)，最后儲存結(jié)果。1.2知識構(gòu)建。1.2.1熱壓罐成型工藝。在利用熱壓罐成型工藝設(shè)計(jì)復(fù)合材料的模具時，由于受到熱膨脹和模具型面壓力載荷的影響，模具會出現(xiàn)變形、翹曲等情況，而造成這些現(xiàn)象發(fā)生的工藝參數(shù)因素主要包括以下幾個方面：其一，熱壓罐會對模具施加真空壓力和氣體壓力，從而造成壓力負(fù)載現(xiàn)象；其二，加熱器的溫度會發(fā)生變化，從而造成溫度負(fù)載現(xiàn)象。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，如果對模具自身的長度、寬度、厚度、剛度等因素進(jìn)行調(diào)整，就能夠使壓力負(fù)載得到一定程度的緩解，但是并不能解決溫度負(fù)載問題，因此需要對模具模板的型面進(jìn)行調(diào)整。1.2.2框架式模具設(shè)計(jì)。為了使模具型面得到精確的調(diào)整，可以對有限元模擬方法進(jìn)行有效利用，從而使模具的變形情況得到有效預(yù)測。在獲得模具的變形量后，就可以應(yīng)用反變形法修正模具的型面參數(shù)。另外，也可以對知識庫技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫等進(jìn)行有效利用，從而構(gòu)建模具變形的計(jì)算元模型，最終對型面參數(shù)進(jìn)行修正[1]。

2計(jì)算機(jī)輔助復(fù)合材料熱壓罐成型模具設(shè)計(jì)的策略

1現(xiàn)行生產(chǎn)工藝

現(xiàn)行生產(chǎn)工藝有幾大類：

1）將制備好的氧化物陶瓷顆粒與自熔性金屬合金粉末混合后（按一定比例）用油壓機(jī)或等靜壓壓制成工藝所需的形狀，用高于自熔性金屬合金熔點(diǎn)的溫度下，進(jìn)行燒結(jié)；

2）將制備好的氧化物陶瓷顆粒與自熔性金屬合金粉末混合燒結(jié)，是利用自熔性金屬合金與氧元素結(jié)合能力的差異，將金屬從其氧化物中置換出來，形成氧化物陶瓷／鐵基耐磨復(fù)合材料；

3）將自熔性金屬合金熔液熔滲到陶瓷預(yù)制體多孔之中。上述方法只能生產(chǎn)小型復(fù)合材料塊，無法將復(fù)合材料復(fù)合到需要耐磨的部位，運(yùn)用到礦山機(jī)械、粉碎設(shè)備上難度很大。此工藝經(jīng)濟(jì)性稍差。

2研究方向

全球復(fù)合材料發(fā)展概況

復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn)，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展，樹脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進(jìn)步，生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高，使得玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的價格成本已被許多行業(yè)接受，但玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度尚不足以和金屬匹敵。因此，碳纖維、硼纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料相繼問世，使高分子復(fù)合材料家族更加完備，已經(jīng)成為眾多產(chǎn)業(yè)的必備材料。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達(dá)550多萬噸，年產(chǎn)值達(dá)1300億美元以上，若將歐、美的軍事航空航天的高價值產(chǎn)品計(jì)入，其產(chǎn)值將更為驚人。從全球范圍看，世界復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在歐美和東亞地區(qū)。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長，而亞洲的日本則因經(jīng)濟(jì)不景氣，發(fā)展較為緩慢，但中國尤其是中國內(nèi)地的市場發(fā)展迅速。據(jù)世界主要復(fù)合材料生產(chǎn)商PPG公司統(tǒng)計(jì)，2000年歐洲的復(fù)合材料全球占有率約為32%，年產(chǎn)量約200萬噸。與此同時，美國復(fù)合材料在20世紀(jì)90年代年均增長率約為美國GDP增長率的2倍，達(dá)到4%~6%。2000年，美國復(fù)合材料的年產(chǎn)量達(dá)170萬噸左右。特別是汽車用復(fù)合材料的迅速增加使得美國汽車在全球市場上重新崛起。亞洲近幾年復(fù)合材料的發(fā)展情況與政治經(jīng)濟(jì)的整體變化密切相關(guān)，各國的占有率變化很大?？傮w而言，亞洲的復(fù)合材料仍將繼續(xù)增長，2000年的總產(chǎn)量約為145萬噸，預(yù)計(jì)2005年總產(chǎn)量將達(dá)180萬噸。

從應(yīng)用上看，復(fù)合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國汽車零件的復(fù)合材料用量達(dá)14.8萬噸，歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計(jì)可達(dá)10.5萬噸。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達(dá)7.5萬噸，汽車等領(lǐng)域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮螅壳斑€有許多新技術(shù)正在開發(fā)中。例如，為降低發(fā)動機(jī)噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動機(jī)向高速、增壓、高負(fù)荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動機(jī)活塞、連桿、軸瓦已開始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時，隨著近年來人們對環(huán)保問題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步推廣。例如，用植物纖維與廢塑料加工而成的復(fù)合材料，在北美已被大量用作托盤和包裝箱，用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復(fù)合材料也成為國內(nèi)外開發(fā)研究的重點(diǎn)。

另外，納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，納米復(fù)合材料的研究開發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。以納米改性塑料，可使塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變，從而使之具有新的性能，在克服傳統(tǒng)材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時，大大提高了材料的綜合性能。

樹脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)材料

目前在市場中流通的鋁合金復(fù)合材料多數(shù)是由兩種或兩種以上的材料采用相應(yīng)的技術(shù)及工藝加工而成，這些材料在加工完成后其原有的物理、化學(xué)性質(zhì)都受到了改變，成為一種形態(tài)、性質(zhì)更為優(yōu)質(zhì)的金屬材料，是目前應(yīng)用較多的一種新型復(fù)合材料。在鋁合金復(fù)合材料發(fā)展的過程中，其關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)及生產(chǎn)工藝也在不斷的完善，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，還需對其各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的控制及把握，這樣才能保證在鋁合金復(fù)合材料生產(chǎn)中其各項(xiàng)技術(shù)及應(yīng)用的合理性及科學(xué)性，進(jìn)而提升鋁合金復(fù)合材料的質(zhì)量及性能。

1鋁合金復(fù)合材料技術(shù)及工藝發(fā)展的歷程及現(xiàn)狀

早在19世紀(jì)30年代在美國等國家就開始開發(fā)及研究鋁合金復(fù)合材料，其方式就主要對熱傳輸設(shè)備進(jìn)行研究，此時與鋁合金復(fù)合材料相關(guān)的技術(shù)及工藝尚不完善，但是在焊板、箔等生產(chǎn)中應(yīng)用有較好的使用效果。而在19世紀(jì)40年代，此項(xiàng)工藝技術(shù)開始在西歐一些發(fā)達(dá)國家的熱傳輸設(shè)備生產(chǎn)中應(yīng)用，這也為鋁合金復(fù)合材料及的關(guān)鍵技術(shù)及工藝提供了進(jìn)一步的發(fā)展空間。在19世紀(jì)80年代鋁合金復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)及生產(chǎn)工藝仍然由一些發(fā)達(dá)國家所掌控，而我國在鋁合金復(fù)合材料的生產(chǎn)及研究中起步相對較晚，但是在不斷的研究及發(fā)展中仍然取得了一定的進(jìn)步。對于鋁合金復(fù)合材料的生產(chǎn)技術(shù)及工藝來說，其主要是采用特定的手段來改變金屬材料的性質(zhì)及特點(diǎn)，例如其化學(xué)、力學(xué)、物理等性質(zhì)，這樣可以使材料在實(shí)際的使用中滿足不同的生產(chǎn)要求，進(jìn)而提升其應(yīng)用效果。

2鋁合金復(fù)合材料的特點(diǎn)

鋁合金復(fù)合材料因受加工生產(chǎn)的作用使其具備了多種實(shí)用性能，例如在使用中具有金屬、合金、非金屬材料等性質(zhì)特點(diǎn)，可以說其融合了這些單一金屬所具備的特性及優(yōu)勢。目前鋁合金復(fù)合材料在使用中具備了防磨損、耐高溫、阻斷性、導(dǎo)熱性、抗腐蝕、強(qiáng)度高、電磁性、光敏性等特點(diǎn)，再加上其成本相對較低且重量較輕使其在實(shí)際中得到了良好的推廣及應(yīng)用。鋁合金復(fù)合材料通常情況下為兩層或三層復(fù)合軋制而成，皮材采用熔點(diǎn)低且流動性好的4XXX鋁合金作為焊料、芯層采用具有中等強(qiáng)度的3XXX防銹鋁合金復(fù)合軋制而成。

3鋁合金復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)