王 丹，何景軒，劉 凱，張愛(ài)華

(中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司四院四十一所，西安 710025)

0 引言

固體發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料殼體一般采用熱固性樹(shù)脂紗帶在芯模上纏繞而成，纖維纏繞工藝可采用干法或者濕法在一定初始張力下進(jìn)行纏繞，纏繞后按照一定的固化溫度模式進(jìn)行殼體固化成型，然后拆除芯模完成了復(fù)合材料殼體的制作。但實(shí)際研制中發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料殼體在固化后其結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的改變。其主要原因是復(fù)合材料殼體在成型過(guò)程中，由于材料的各向異性及固化降溫過(guò)程溫度變化的影響，使復(fù)合材料殼體內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的溫度場(chǎng)，甚至在局部區(qū)域產(chǎn)生較大的溫度梯度。溫度梯度的存在，使得復(fù)合材料殼體內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，尤其對(duì)于復(fù)合材料殼體這種復(fù)雜曲面形狀的構(gòu)件，常常會(huì)出現(xiàn)分層、變形、應(yīng)力集中等現(xiàn)象，降低了殼體的力學(xué)性能和使用壽命。因此，基于復(fù)合材料殼體成型工藝對(duì)復(fù)合材料殼體的固化降溫過(guò)程的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行研究很有必要。

對(duì)于纖維纏繞復(fù)合材料，一般的熱化學(xué)分析主要根據(jù)樹(shù)脂的粘度及其固化度，來(lái)確定殼體固化所需的工藝固化溫度及其完全固化所需的時(shí)間；在固化過(guò)程中由于溫度的變化以及樹(shù)脂的化學(xué)變化，也會(huì)使纖維紗帶的張力和紗帶的位置等稍有變化。根據(jù)實(shí)測(cè)值可知，復(fù)合材料殼體在最高固化溫度時(shí)，其保溫時(shí)間能夠使得殼體的溫度基本平衡且基本完成樹(shù)脂固化，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力主要在于殼體固化降溫過(guò)程而產(chǎn)生。國(guó)內(nèi)外研究者在復(fù)合材料固化方面有許多研究，Loos和Springer[1-2]首先從理論上對(duì)復(fù)合材料平板的固化動(dòng)力學(xué)、樹(shù)脂流動(dòng)、殘余應(yīng)力建立了一維模型。文獻(xiàn)[3-5]對(duì)不同類(lèi)型層合板固化工藝過(guò)程殘余應(yīng)力場(chǎng)的分布特征進(jìn)行了研究，并討論了不同因素對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響。國(guó)內(nèi)郭兆璞等[6]對(duì)層合板的固化成型進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，研究了在固化全過(guò)程中復(fù)合材料層合板的失效行為；任明法等[7]對(duì)具有金屬內(nèi)襯的復(fù)合材料纖維纏繞壓力容器在固化工藝過(guò)程中的溫度和熱應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)容器中應(yīng)力分量的峰值出現(xiàn)了固化降溫階段的初期。李雷[8]的研究結(jié)果表明：纏繞復(fù)合材料的內(nèi)徑、層數(shù)、纖維體積分?jǐn)?shù)等因素對(duì)殘余應(yīng)力影響較大。閔榮等[9]針對(duì)熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料熱壓罐成型工藝過(guò)程，采用廣義麥克斯韋粘彈性本構(gòu)模型建立了殘余應(yīng)力和固化變形的三維模型。李爽[10]對(duì)采用蒸汽進(jìn)行芯模加熱的內(nèi)外協(xié)同固化工藝進(jìn)行了研究，通過(guò)數(shù)值模擬，分析了升溫速率、纏繞速度等因素對(duì)溫度場(chǎng)、固化度場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)的影響。

目前，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)研究模型多以復(fù)合材料層合板為主，關(guān)于復(fù)合材料殼體固化的研究較少，特別是對(duì)層間應(yīng)力的研究很少，但在工程上，復(fù)合材料殼體的層間應(yīng)力越來(lái)越成為設(shè)計(jì)者關(guān)注的問(wèn)題。本文以復(fù)合材料殼體為研究對(duì)象，基于復(fù)合材料層合板理論以及殼體實(shí)際結(jié)構(gòu)，對(duì)某復(fù)合材料殼體固化降溫過(guò)程進(jìn)行熱力耦合分析。

1 理論分析

在固化過(guò)程中，由于樹(shù)脂發(fā)生固化交聯(lián)反應(yīng)，將出現(xiàn)放熱現(xiàn)象，故在復(fù)合材料纖維纏繞層中，其溫度分布和變化不僅是空間域的函數(shù)，而且也是時(shí)間域的函數(shù)；在復(fù)合材料固化過(guò)程中，當(dāng)溫度由室溫按照一定控制程序升到最高溫度時(shí)，均需在該溫度下保持一定的時(shí)間，以確保殼體溫度基本達(dá)到平衡，并完成樹(shù)脂固化反應(yīng)。因此，復(fù)合材料殼體的固化后的結(jié)構(gòu)變形主要發(fā)生在固化降溫階段。依據(jù)復(fù)合材料殼體固化降溫開(kāi)始時(shí)刻所測(cè)得的殼體內(nèi)外面的實(shí)際溫度作為初始狀態(tài)。某復(fù)合材料殼體的固化降溫過(guò)程的兩個(gè)階段，即第一階段是固化爐溫度從155 ℃按給定的降溫速率降至80 ℃，第二階段是從80 ℃降至常溫20 ℃，這兩個(gè)階段是瞬態(tài)降溫過(guò)程，溫度隨時(shí)間改變。所以，要考慮材料的熱物理性能參數(shù)隨溫度的變化，定解方程具有非線(xiàn)性性質(zhì)。圖1為固化降溫制度的溫度變化曲線(xiàn)。

圖1 固化降溫溫度變化曲線(xiàn)

復(fù)合材料殼體固化降溫過(guò)程中，出現(xiàn)固化變形是由于纖維與樹(shù)脂熱膨脹系數(shù)不一致以及纖維各向線(xiàn)膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致的。因固化爐內(nèi)環(huán)境的溫度變化在模型內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，進(jìn)而產(chǎn)生熱應(yīng)力。因此，文中復(fù)合材料殼體固化過(guò)程的仿真計(jì)算是將溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)相互耦合求解。熱力耦合分析分為順序耦合熱應(yīng)力分析和完全耦合熱應(yīng)力分析，前者進(jìn)行傳熱問(wèn)題分析，將得到的溫度場(chǎng)作為已知條件，再進(jìn)行熱應(yīng)力分析，由于應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)和溫度場(chǎng)有強(qiáng)烈的相互作用，需耦合求解。本文采用完全耦合方法進(jìn)行分析。

1.1 溫度場(chǎng)分析

復(fù)合材料殼體固化降溫過(guò)程是一個(gè)不含內(nèi)熱源的瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問(wèn)題，其傳熱過(guò)程的控制方程由下式確定：

(1)

式中ρc為復(fù)合材料密度；cp為復(fù)合材料定壓比熱容，與溫度相關(guān)；kij為復(fù)合材料在三個(gè)主方向上的熱導(dǎo)率；T為溫度；t為時(shí)間。

(1)邊界條件

(2)

式中T∞為固化爐中環(huán)境溫度；h為換熱系數(shù)。

針對(duì)本文中模型實(shí)際傳熱過(guò)程，整個(gè)模型在固化爐中與環(huán)境進(jìn)行對(duì)流換熱。

(2)初始條件

T|t=t0=T0(x，y，z)

(3)

式中T0為固化降溫初始時(shí)刻的模型溫度。

(3)溫度場(chǎng)的有限元計(jì)算方程

溫度場(chǎng)模型的有限元列式可由熱平衡方程推導(dǎo)得：

(4)

1.2 熱應(yīng)力場(chǎng)分析

在材料坐標(biāo)系下，考慮熱變形的復(fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為

(1)物理方程

(5)

式中

C44=G13C55=G23C66=G12，

其中，E1、E2、E3分別為材料在1、2、3彈性主方向上的彈性模量；G13、G23、G12分別為1-3、2-3、1-2平面內(nèi)的剪切模量；α1、α2、α3分別為三個(gè)彈性主方向上的熱膨脹系數(shù)。

將上式寫(xiě)成指標(biāo)形式：

(6)

(2)熱應(yīng)力有限元計(jì)算方程

求得節(jié)點(diǎn)溫度場(chǎng)后，代入上式物理方程，離散得：

[K]{u}={P}+{P0}

(7)

式中 [K]、{u}、{P}、{P0}分別為應(yīng)力剛度矩陣、位移向量、溫度等效載荷和等效節(jié)點(diǎn)力。

2 仿真模型

2.1 計(jì)算模型

某復(fù)合材料殼體固化時(shí)與纏繞芯模共同固化，整個(gè)模型包括芯軸、芯模、空腔、絕熱層、前后裙、復(fù)合材料殼體等部件，因殼體及其它結(jié)構(gòu)具有軸對(duì)稱(chēng)性，故將計(jì)算模型簡(jiǎn)化為1/60，模型如圖2所示。

圖2 完整模型及局部示意圖

2.2 材料參數(shù)

仿真前處理所需的復(fù)合材料單向板、絕熱層、接頭、芯模、芯軸的材料性能參數(shù)如表1和表2所示。

表1 復(fù)合材料殼體材料參數(shù)

表2 其他材料參數(shù)

2.3 模型建立

殼體采用三維實(shí)體單元網(wǎng)格，沿殼體厚度按其實(shí)際結(jié)構(gòu)分割成多個(gè)纏繞層，分別賦予復(fù)合材料鋪層參數(shù)，整個(gè)模型采用八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元C3D8RT劃分網(wǎng)格，共計(jì)單元數(shù)為70 752個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)為84 148個(gè)，模型網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖3～圖5所示。

圖3 整體模型網(wǎng)格劃分

圖4 封頭網(wǎng)格劃分

圖5 裙連接處網(wǎng)格劃分

2.4 邊界條件和載荷工況

建模時(shí)殼體后裙固支，建立柱坐標(biāo)系，對(duì)模型定義周期對(duì)稱(chēng)邊界條件，選擇兩個(gè)對(duì)稱(chēng)面分別作為主面和從面。

在固化降溫過(guò)程中，整個(gè)模型外表面作為對(duì)流傳熱表面，隨固化爐環(huán)境溫度變化，本文按照固化工藝曲線(xiàn)計(jì)算得到的溫度場(chǎng)作為初始溫度條件。

3 結(jié)果分析

3.1 溫度場(chǎng)結(jié)果分析

固化降溫結(jié)束后的溫度分布如圖6所示。

圖6 固化降溫結(jié)束后溫度分布

沿徑向從內(nèi)到外依次選取鋼軸中心點(diǎn)、芯?？拷撦S的內(nèi)側(cè)中心點(diǎn)、空腔內(nèi)部中心點(diǎn)、芯?？拷^熱層的外側(cè)中心點(diǎn)、絕熱層內(nèi)壁中心點(diǎn)、絕熱層外壁中心點(diǎn)，復(fù)合材料殼體外壁中心點(diǎn)，加壓層外壁中心點(diǎn)為參考點(diǎn)，其溫度變化如圖7所示。

圖7 各參考點(diǎn)降溫過(guò)程中溫度變化曲線(xiàn)

由圖6可知，降溫結(jié)束后，整個(gè)模型內(nèi)部存在溫差，空腔和殼體外壁面的溫差最大，最大溫差為45.5 ℃。由圖7可知，因殼體和絕熱層均為薄壁結(jié)構(gòu)，熱傳導(dǎo)較快，其溫度變化主要受模型外表面對(duì)流傳熱的影響，故溫度變化曲線(xiàn)與固化降溫制度的溫度曲線(xiàn)趨勢(shì)一致；而芯軸、芯模、空腔在固化降溫階段溫度變化先升高、后降低，這是由于其距離對(duì)流傳熱表面較遠(yuǎn)，溫度變化主要受內(nèi)部導(dǎo)熱過(guò)程影響，并且由于降溫開(kāi)始時(shí)殼體外壁面的溫度高于模型內(nèi)部的溫度，故在降溫階段前期，熱量會(huì)從殼體外壁往內(nèi)部傳遞，導(dǎo)致模型內(nèi)部溫度上升，當(dāng)模型外壁向內(nèi)部傳遞熱量的過(guò)程結(jié)束時(shí)，模型內(nèi)部的溫度達(dá)到最大值，由于爐溫仍在下降，故內(nèi)部溫度在達(dá)到最大值后逐漸下降。由圖7可見(jiàn)，在固化降溫過(guò)程持續(xù)一段時(shí)間后，模型內(nèi)部不同位置之間的溫差趨于穩(wěn)定。

讀取各參考點(diǎn)降溫結(jié)束后的溫度，如表3所示。

表3 降溫結(jié)束后各參考點(diǎn)最終溫度

由表3可知，因空腔的熱導(dǎo)率很低，單位時(shí)間的傳熱量比較小，故空腔的最終溫度最高；芯模的溫度不僅受從模型內(nèi)部向外部導(dǎo)熱的影響，而且受到空腔向芯模的熱傳導(dǎo)作用，故靠近空腔位置處的芯模距離空腔位置越近，溫度越高，但在芯模外壁，越靠近絕熱層，芯模溫度越低；芯軸因部分表面為對(duì)流換熱面，故芯軸沿軸向由外側(cè)至內(nèi)側(cè)存在溫度梯度，兩端溫度最低，接近室溫，中部溫度最高為54.4 ℃；絕熱層、復(fù)合材料殼體的最終溫度越靠近外壁面的位置，溫度越低，模型最外側(cè)的溫度最低，接近室溫。

3.2 位移結(jié)果分析

因復(fù)合材料殼體采用縱環(huán)交替纏繞，并且復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的值在沿纖維和垂直于纖維方向存在正負(fù)差異。由計(jì)算可知，固化降溫過(guò)程中殼體的徑向和環(huán)向位移較小。因此，主要對(duì)復(fù)合材料殼體的軸向位移結(jié)果進(jìn)行分析。

圖8和圖9分別是全模型的軸向位移云圖和復(fù)合材料殼體固化降溫前后變形圖(放大倍數(shù)為10)。圖10為沿殼體外表面軸向位移的變化曲線(xiàn)。

圖8 軸向位移云圖

圖9 殼體固化降溫變形圖

(a)Axial displacement of fore dome (b)Axial displacement of aft dome

由圖8和圖9可知，固化降溫使殼體不同位置變形方式不同，但總的變形效果為殼體沿軸向伸長(zhǎng)；芯模與鋼軸都產(chǎn)生了收縮效應(yīng)。

由圖10可知，前封頭的最大位移值為6.5 mm，位置為極孔處；在距離極孔相對(duì)位置0.5范圍內(nèi)，位移值隨距離極孔位置的增大而減小，之后位移為負(fù)值，說(shuō)明殼體開(kāi)始產(chǎn)生內(nèi)凹變形，且在距離極孔相對(duì)位置0.7處達(dá)到最大負(fù)位移值1.2 mm。后封頭的軸向位移變化曲線(xiàn)與前封頭類(lèi)似，后封頭的最大位移值為4.3 mm，位置為極孔處；后封頭在距離極孔相對(duì)位置0.6范圍內(nèi)，軸向位移隨距離極孔位置的增大而減小；從此位置至后封頭赤道處，后封頭的軸向位移為負(fù)值，在距離極孔相對(duì)位置0.83處內(nèi)凹變形達(dá)到最大值0.8 mm，小于前封頭最大內(nèi)凹變形量。殼體筒段的伸長(zhǎng)率不大，基本沒(méi)有拉伸。

分析以上軸向位移變化特征產(chǎn)生的原因，筒段部分因纏繞層數(shù)較多，環(huán)向和縱向交替纏繞，材料主方向的膨脹受非材料主方向收縮的影響，故筒段軸向位移變化不大。對(duì)前后封頭的軸向位移結(jié)果分析，從赤道到封頭極孔，纖維的纏繞角不斷增大，但纏繞角的變化率只有在靠近極孔處變化較快，在遠(yuǎn)離極孔的位置，纏繞角變化率較小，在遠(yuǎn)離極孔的位置復(fù)合材料主方向的熱膨脹系數(shù)(負(fù)值)占主導(dǎo)，故在封頭段有伸長(zhǎng)效應(yīng)；對(duì)于前后封頭極孔處不同的軸向位移是不同的開(kāi)口尺寸造成的，前封頭沿封頭母線(xiàn)尺寸較長(zhǎng)，故在相同的熱膨脹系數(shù)條件下，前封頭極孔處的絕對(duì)伸長(zhǎng)量大于后封頭極孔處的值。

將此仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)20臺(tái)復(fù)合材料殼體固化降溫結(jié)束后的實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)后對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)值的軸向位移對(duì)比

因?qū)崪y(cè)值受產(chǎn)品波動(dòng)、工裝、環(huán)境溫度等因素影響，實(shí)測(cè)值并不是一個(gè)定值。由表4可知，前封頭和殼體總位移的仿真結(jié)果在實(shí)測(cè)值的區(qū)間內(nèi)，后封頭的軸向位移仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)值相比較大，導(dǎo)致此差異性的原因可能由于本文未考慮固化反應(yīng)過(guò)程，固化升溫階段固化收縮可能會(huì)使殼體產(chǎn)生軸向位移。綜上所述，殼體固化降溫結(jié)束后，軸向位移與實(shí)測(cè)值相符，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。

3.3 應(yīng)力分析

在固化過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及變化規(guī)律對(duì)復(fù)合材料殼體使用性能的評(píng)估具有重要意義[7]，以殼體內(nèi)壁纏繞層中心點(diǎn)，縱向纏繞層中心點(diǎn)、環(huán)向纏繞層中心點(diǎn)為取樣點(diǎn)。

圖11為固化降溫過(guò)程中上述取樣點(diǎn)的環(huán)向應(yīng)力σθ和軸向應(yīng)力σz隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。圖12為固化降溫結(jié)束后筒段中部σθ和σz沿厚度的變化曲線(xiàn)。由圖11和圖12可知：

(1)纖維纏繞層的σθ和σz在固化降溫過(guò)程中隨時(shí)間的增加而逐漸增大，且在降溫結(jié)束時(shí)刻達(dá)到最大值。

(a)The change of σθ with time (b)The change of σz with time

(a)σθ variation along thickness (b)σz variation along thickness

(2)降溫過(guò)程結(jié)束后，環(huán)向應(yīng)力在縱向纏繞層內(nèi)表現(xiàn)為拉應(yīng)力，在90°纏繞層內(nèi)表現(xiàn)為壓應(yīng)力，軸向應(yīng)力在90°層表現(xiàn)為拉應(yīng)力，在縱向?qū)颖憩F(xiàn)為壓應(yīng)力；這是由于纖維各向熱膨脹系數(shù)具有正負(fù)差異性，但各纏繞層又是相互粘接在一起，限制了纖維各方向?qū)禍剡^(guò)程產(chǎn)生的膨脹和收縮響應(yīng)。

(3)從數(shù)值大小上來(lái)看，環(huán)向應(yīng)力的值在縱向?qū)雍?0°纏繞層相差不大，縱向?qū)拥沫h(huán)向應(yīng)力值在40 MPa上下波動(dòng)，90°纏繞層的環(huán)向應(yīng)力值分布在44.2～52.6 MPa之間，且沿厚度方向逐層增大，最大環(huán)向應(yīng)力位置為殼體最外層90°纏繞層；環(huán)向?qū)拥妮S向應(yīng)力值約為縱向?qū)虞S向應(yīng)力的3倍，縱向?qū)拥妮S向應(yīng)力不超過(guò)15 MPa，環(huán)向?qū)拥妮S向應(yīng)力均為46 MPa左右。數(shù)值分析表明，復(fù)合材料殼體纏繞層的應(yīng)力狀態(tài)與纏繞角度相關(guān)，固化降溫結(jié)束后，環(huán)向纏繞層的面內(nèi)應(yīng)力大于縱向纏繞層面內(nèi)應(yīng)力的值。

對(duì)殼體層間剪應(yīng)力進(jìn)行分析，選取殼體筒段中部縱/縱、環(huán)/環(huán)界面上的點(diǎn)為取樣節(jié)點(diǎn)。圖13為不同界面層的層間剪應(yīng)力在固化降溫過(guò)程中隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。圖14為固化結(jié)束后筒段中部層間剪應(yīng)力沿厚度方向的分布。

由圖13和圖14可知：

(1)筒段中部纖維纏繞層層間剪應(yīng)力隨降溫時(shí)間的增加逐漸增大，固化降溫結(jié)束后，層間剪應(yīng)力達(dá)到最大值；

(2)從數(shù)值上來(lái)看，裙外的層間剪應(yīng)力小于裙內(nèi)層間剪應(yīng)力的值，說(shuō)明固化降溫對(duì)環(huán)向?qū)拥膶娱g剪應(yīng)力影響較??；且裙內(nèi)層間剪應(yīng)力沿厚度方向分布規(guī)律復(fù)雜，這是由于裙內(nèi)相鄰纏繞角度各不相同，各纏繞層在纖維不同方向的變形相互牽制，因此縱向?qū)又g的層間剪應(yīng)力較大；裙外層間剪應(yīng)力由內(nèi)層至外層逐漸減小，且均小于0.17 MPa，這是由于裙外均為環(huán)向纏繞層，各纏繞層變形規(guī)律相似，越靠近外側(cè)，層間剪應(yīng)力受縱向纏繞層的影響越小，故裙外呈現(xiàn)此規(guī)律。

因殼體裙連接段結(jié)構(gòu)復(fù)雜，殼體裙外兩端為自由邊界，故層間應(yīng)力較大，易產(chǎn)生分層現(xiàn)象[11]。對(duì)殼體前后裙連接處的裙外纏繞層的層間剪應(yīng)力進(jìn)行分析，圖15給出了殼體前裙和后裙的裙外層間剪應(yīng)力沿厚度分布曲線(xiàn)。

圖13 層間剪應(yīng)力隨時(shí)間變化曲線(xiàn)

由圖15可知，對(duì)于同一界面層，殼體前裙裙外層間剪應(yīng)力的值總是大于后裙裙外層間剪應(yīng)力。且裙外剪應(yīng)力的值沿厚度先增大、后減小，前裙與后裙裙外層間剪應(yīng)力最大值分別為1.73、1.41 MPa。對(duì)比殼體前后裙連接段裙外層間剪應(yīng)力與筒段中部層間剪應(yīng)力的值可知，裙連接段纏繞層的層間剪應(yīng)力大于筒段中部層間剪應(yīng)力的值。

對(duì)比σθ、σz與層間剪應(yīng)力可知：固化降溫結(jié)束后，σθ和σz均顯著大于層間剪應(yīng)力，且筒段最大層間剪應(yīng)力不大于1 MPa，殼體兩端裙外層間剪應(yīng)力小于2 MPa。由此可知，在整個(gè)降溫階段，層間剪應(yīng)力不足以引起纏繞層層間破壞。

(a)Interlaminar shear stress between angle-ply

圖15 裙外層間剪應(yīng)力沿厚度分布曲線(xiàn)

4 結(jié)論

(1)復(fù)合材料殼體固化降溫結(jié)束后，整個(gè)模型內(nèi)部存在溫度梯度，內(nèi)部最大溫差為40 ℃，空腔內(nèi)部溫度最高，且其他部件內(nèi)部的最終溫度場(chǎng)呈現(xiàn)的分布規(guī)律是距離中心軸的距離越遠(yuǎn)，溫度越低。

(2)降溫結(jié)束后，復(fù)合材料殼體的前封頭和后封頭均伸長(zhǎng)，且前封頭的軸向位移大于后封頭的值，筒段軸向位移變化不大；芯軸和芯模會(huì)產(chǎn)生收縮效應(yīng)，且殼體軸向位移仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合度較高。

(3)復(fù)合材料殼體的應(yīng)力值在固化降溫過(guò)程中隨時(shí)間的增加不斷增大，降溫結(jié)束時(shí)刻達(dá)到最大值；環(huán)向應(yīng)力σθ和軸向應(yīng)力σz遠(yuǎn)大于層間剪應(yīng)力；層間剪應(yīng)力與鋪層順序和殼體位置相關(guān)，裙連接處裙外層間剪應(yīng)力遠(yuǎn)大于筒段中部層間剪應(yīng)力的值；筒段中部縱/縱界面層間剪應(yīng)力遠(yuǎn)大于環(huán)/環(huán)界面層間剪應(yīng)力的值，但整個(gè)過(guò)程中，層間剪應(yīng)力均不足以引起層間損傷。