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本文对热固性树脂基碳纤维复合材料曲面结构件在固化过程中的回弹变形和产生的残余应力进行了有限元数值模拟和实验验证。本文分别对几种不同的材料本构模型进行了对比验证,得到了使用Path-dependent本构关系分析精度较高的结论。首先分析了包括升温降温速率及固化温度等工艺因素和模具因素对复合材料固化变形的产生和残余应力的影响,得到采用2.0℃/min的升降温速率和INVAR钢的框架式模具较优的结论以及得到不同固化温度下的变形量最小为0.87mm。本文基于热变形理论利用ABAQUS有限元软件分别在不同的工艺因素和模具以及铺层顺序为[0/90]4s情况下对构件的温度场和固化度场做了研究,得出C型件的固化度场和温度场的分布均匀性随着升降温速率的上升而降低的结论;进而得出材料固化时应力变化为稳定—增加—稳定—增加—减小的变化趋势。分析了固化过程中复合材料包括模量、热膨胀系数等的变化,分析了影响复合材料曲面C型件的工艺因素和结构因素对固化残余应力和固化变形的影响规律进而得出在初始阶段是受热应变的影响。其次采用光纤布拉格光栅（FBG）通过监测在材料固化过程中由于温度变化和应变变化导致的波长变化情况与预测结果相似,进而得出在不同的固化变形阶段的温度场、固化度场、残余应力以及固化变形精确分布。通过对实验验证和数值分析结果的对比,且最大误差可达到10%。最后,利用IMAGEWARE软件对模具进行补偿,将在2.0℃/min降温速率条件下,构件最大变形位移从0.66mm降到0.049mm,验证了模具补偿的可行性和合理性。