保压阶段是热压混合复合材料中的关键稳定步骤，尤其是在粘合单向（UD）预浸料与金属时。它在冷却过程中充当机械平衡器，在组件上保持力，以抵消树脂内部和材料界面处发生的物理变化。
保压阶段是原材料组件与经过验证的结构部件之间的桥梁。它主动管理热收缩以防止缺陷，确保物理实验结果与理论模拟一致。
管理热物理
异种材料（如金属和纤维增强聚合物）的粘合会带来复杂的热挑战。保压阶段旨在管理这些内部力。
抵消树脂收缩
随着复合材料组件冷却，树脂基体发生体积收缩。 如果没有外部干预，这种收缩会导致材料内部出现间隙。保压阶段通过在材料固化时对其进行压缩来抵消这种收缩。
中和内部应力
由于金属和预浸料的热性能不同，冷却会产生显著的内部应力。 自动压力机保持特定负载，以防止这些应力导致材料变形。这确保了最终几何形状保持稳定。
确保材料质量
混合复合材料的完整性在很大程度上取决于材料的密度和连续性。该阶段是防止结构失效的主要防线。
防止孔隙
孔隙（空隙）的形成是复合材料制造中的常见缺陷。 通过保持压力，系统可防止气体滞留和树脂回缩。这导致了一个坚固的、高密度的固化过程。
消除分层
分层发生在层由于粘合力弱或内部张力过大而分离时。 保压阶段将各层夹紧在一起，直到树脂完全固化。这可防止在金属和纤维增强层之间形成分层区域。
优化界面力学
为了使混合材料正常工作，它必须作为一个单一的内聚单元发挥作用。加工参数直接决定了机械性能。
平稳的应力传递
混合复合材料的最终目标是在金属和单向预浸料之间分担载荷。 适当的压力应用可确保界面紧密且均匀。这有助于在不同的材料层之间实现平稳的应力传递。
验证模拟模型
在研究环境中，实验数据必须与计算机模型可比。 模拟假定理想的粘合和密度。通过防止缺陷，保压阶段可确保实验应力分布与模拟结果一致，从而验证理论模型。
忽视工艺的后果
了解没有这个阶段会发生什么，突显了它的重要性。省略或管理不当的保压阶段会导致质量立即下降。
结构完整性受损
如果在材料稳定之前释放压力，冷却引起的内部应力将占主导地位。 这会导致材料立即松弛。结果是部件出现内部断裂或粘合薄弱，无法承受设计载荷。
数据无效
带有孔隙或分层的样品不能代表预期设计。 测试此类样品会产生错误的数据。这会在物理测试和模拟之间产生差异，使得无法验证设计方法。
为您的研究做出正确选择
保压阶段不仅仅是一个等待时间；它是一个主动控制参数。根据您的具体输出要求调整您的重点。
- 如果您的主要重点是机械性能：优先考虑此阶段，以最大化界面密度，确保金属和预浸料有效传递应力而不发生分层。
- 如果您的主要重点是模型验证：需要严格遵守此阶段，以消除会导致实验数据偏离模拟结果的缺陷（孔隙）。
保压阶段是将松散的材料组件转化为可靠、高性能混合复合材料的决定性因素。
总结表：
| 关键功能 | 对复合材料质量的影响 | 在研究中的作用 |
|---|---|---|
| 树脂收缩管理 | 抵消树脂固化时的体积收缩 | 确保几何稳定性 |
| 内部应力中和 | 防止热膨胀失配引起的变形 | 保持结构完整性 |
| 孔隙预防 | 消除气体滞留和空隙形成 | 提高材料密度 |
| 界面力学 | 确保金属和预浸料之间的紧密粘合 | 促进平稳的应力传递 |
| 模型验证 | 消除物理缺陷（分层/孔隙） | 使物理结果与模拟保持一致 |
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参考文献
- Lorenz Stolz, Xiangfan Fang. New method for lightweight design of hybrid components made of isotropic and anisotropic materials. DOI: 10.1007/s00158-024-03939-z
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
