碳纤维复合材料具有比刚度大、比强度高、耐腐蚀、易成型及导电性好等特点,使其广泛应用于航空航天、军工、汽车、工业、能源和化工等领域。碳纤维复合材料制造过程中通常需要经过加热固化成型,然而传统的热对流、热辐射等加热固化方式存在加热不均匀、成型效果差、能耗高和加热速度慢等缺点。由于碳纤维具有导电特性,因此采用感应加热碳纤维从而实现树脂固化并与纤维复合。该方式缩短了碳纤维复合材料制品生产周期,能够实现对复合材料整体进行加热,并保证了碳纤维复合材料感应加热整体温度分布的均匀性。本文研究碳纤维感觉加热原理、分析电磁感应加热温度场变化规律,设计电磁感应加热温度控制系统,实现碳纤维复合材料电磁感应加热。本文分析了电磁感应加热碳纤维复合材料的工艺原理,基于电磁感应及热传导理论,采用有限元数值分析的方法,应用COMSOL有限元分析软件建立了碳纤维复合材料层合板感应加热仿真模型,分析了线圈与层合板间的距离、层合板中碳纤维体积分数、感应加热频率和加热线圈直径对碳纤维复合材料层合板感应加热的温度场分布的影响规律。结果表明:随着线圈与层合板之间距离减小,加热温度幅值增大;随着层合板中碳纤维体积分数的增加,其温度场分布越均匀,加热温度幅值越大;随着感应加热频率的增加,加热温度的平均升温速率加快,但频率的改变同时会影响温度场分布的均匀性;随着线圈直径的增大,感应加热的环状高温区域直径增大,且中心低温区域的面积越大。为实现碳纤维电磁感应加热温度精确控制,分析了控制系统感应加热电源、感应加热线圈、感应加热碳纤维复合材料及控制系统的传递函数模型,并采用增量式PID算法,实现电磁感应加热系统的闭环温度控制。根据碳纤维固化工艺中温度控制要求,完成了感应加热恒温控制策略的设计,搭建了基于红外温度检测、PLC及数字电磁感应加热控制器的碳纤维加热固化温度控制系统。进行了温度控制实验及温度场分布检测,实验结果表明:控制系统运行稳定,碳纤维复合材料层合板温度场分布均匀,温度控制效果良好。