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随着航空航天领域的不断发展,自动铺放技术受到越来越多的关注,由于铺放工艺不合理导致的成型缺陷不仅大大降低了产品的力学性能,还缩短了产品的使用寿命。工艺的持续施载所形成的应力及其动态波动是导致缺陷萌生、演变的主要原因,应力波作为一种普遍存在的自然现象,能够反映层合板内部缺陷的大小、分布及特征,为缺陷检测提供了新的思路。本文研究了铺放过程中预浸料内部的应力波信号,找到了应力波与铺放参数以及应力波与基体内部缺陷之间的关联机制,为实现工艺优化和铺放过程中缺陷的实时检测提供了数据和理论基础。本文首先根据高阶板理论分析了复合材料层合板中应力波的传播规律,通过Abaqus有限元仿真软件,模拟了无缺陷和均匀缺陷层合板中应力波传播规律。通过Fortron语言对Abaqus进行二次开发,建立了随机缺陷的平板模型。通过仿真分析计算了不同缺陷率平板中应力波的幅值和传播速度,并且采用多项式拟合的方式建立了应力波幅值、波速与缺陷率之间的关系模型。改变铺放参数采用显式温度-位移耦合分析方法进行了27组显示热力耦合仿真分析。得到铺放压力、铺放速度和预热温度对材料中应力波传播特性的影响,运用灰色相对关联法,分析了各铺放参数对实时应力波信号的幅值、方差以及曼哈系数的相关性。为了验证仿真结果的准确性并进一步研究缺陷与应力波之间的关系,设计了铺放过程中实时应力波采集实验。采集了27组不同工艺参数铺放过程中的实时应力波信号,根据各铺放参数对应力波的影响规律,验证了显示热力耦合仿真模型的正确性。对27组样件进行缺陷检测实验,采用显微观察法,利用超声波A扫描仪、光学显微镜等离线检测手段计算出各试件的平均缺陷率。结合之前冲击实验中的应力波信号,分析了各试件缺陷率与应力波速和幅值之间的关系,验证了缺陷率仿真结果的正确性,并且从应变能的角度分析了基体内部裂纹的萌生和扩展,最后通过响应曲面法对铺放工艺参数进行了优化。