碳纤维复合材料具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀等特性,在汽车领域得到了广泛的应用。将碳纤维复合材料应用到汽车零部件上,使零部件在保证足够的力学性能的同时,大大减轻了自身重量,推动了汽车轻量化的发展。然而,复合材料制件在固化成型过程中受到诸多因素的影响,导致制件在固化完成后内部存在残余应力,产生固化变形。固化变形的存在对后续加工和连接装配都会产生一定的影响,容易造成连接界面间不贴合,易产生装配应力,引发二次损伤。针对上述问题,本文选用汽车上使用较多的含R角的L形复合材料连接件为研究对象,研究该制件的固化成型过程及变形情况。探究各因素对复合材料制件固化变形的影响规律,为缓解碳纤维复合材料制件的固化变形提供理论参考。同时,针对复合材料制件固化完成后内部的残余应力无法完全消除而影响后续的加工过程,在固化完成的基础上,研究残余应力对制件后续加工变形的影响规律。主要研究工作和取得的成果如下:(1)将树脂固化动力学模型与传热模型相结合,开发了用于计算固化放热的HETVAL子程序,模拟复合材料制件在固化成型过程中的温度场和固化度场的分布,并与已有的文献结果对比,验证了子程序的正确性。同时,开发了用于计算热应变和树脂化学收缩应变的UEXPAN子程序且与UMAT子程序结合以更新刚度矩阵和应力。根据已有的试验数据,建立含R角的L形复合材料制件的有限元模型,对制件进行固化成型过程的模拟。发现,固化完成后,制件产生回弹变形,将变形结果与试验结果对比,验证了该模型及仿真过程的有效性。(2)从固化工艺角度出发,研究了不同的固化工艺参数对复合材料制件固化变形的影响规律。结果表明,随升、降温速率的增加,制件回弹变形增大;提高固化工艺温度,制件回弹变形增大;缩短固化工艺时间,制件回弹变形增大。因此,可以通过适当地减小升、降温速率和固化温度,延长固化时间等措施来减小制件的回弹变形程度。(3)分析了制件几何因素对自身固化变形的影响情况。研究发现,非对称铺层引起的回弹变形最大;随R角角度增大,制件回弹变形减小;板厚增大,回弹变形减小;R角半径的大小对制件的回弹变形影响不明显。(4)开展了基于残余应力的制件铣削加工的模拟,相同情况下,随铣削厚度增加,制件最终回弹变形减小;铣削方式对最终的变形没有影响;选择沿R角内侧向外侧的铣削顺序,引起的制件变形量较大,更有利于制件回弹变形的缓解。