热塑性复合材料自动纤维铺放工艺中热气枪对流换热系数的测定

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在采用热气枪的自动纤维铺放（AFP）工艺热传递分析中，热气枪喷嘴产生的热气流与复合材料基体之间发生的对流换热在热传递机制中起重要作用。对流换热系数h是描述热气枪与复合材料表面之间热交换能力的关键参数，其值范围在80~2500 W/m²K之间，这种巨大差异导致对温度分布、残余应力和制造工艺引起的复合材料结构变形等重要行为的预测存在较大不确定性。h系数受多个工艺参数影响，包括喷嘴几何形状及其相对于基体表面的配置、压轮类型和配置、气体流量、气体温度、气体类型等。此外，h系数在加热过程中可能不保持恒定。研究表明，不同研究中h值的巨大差异主要源于各自采用的工艺参数差异，如热气体体积流量、气体温度、喷嘴出口与复合材料板表面的距离、枪体相对于基体表面的角度等。本文旨在三个方面开展工作：（1）调查影响h的AFP工艺参数；（2）研究h的不同测定方法；（3）开发一套用于残余应力和变形分析的、耗时较少的h值测定程序，以提高热塑性复合材料自动铺放工艺的模型精度和工程应用效率。

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