CN109016563A - 一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置和方法，属于复合材料固化成型的技术领域，包括热压罐和设于热压罐内部的试样平台，还包括置于所述试样平台上的模具构件，模具构件上装配有振动器和模具；所述模具的表面上方设有复合材料构件且模具的侧面设有加速度传感器，复合材料构件的外部覆盖有真空袋，真空袋与模具表面之间形成密封模腔，且真空袋连接有与密封模腔相通的密封阀；所述复合材料构件由模具的表面向上依次铺贴第一脱模织物、第一脱模层、复合材料铺层、第二脱模织物、第二脱模层和透气毡而成，通过调控振动器的激振力和激振频率对复合材料固化过程中的残余应力进行消除，以达到控制复合材料固化变形的目的。

Description

一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置和方法

技术领域

本发明属于复合材料固化成型的技术领域，具体而言，涉及一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置和方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料按着一定规律组合而成的新型工程材料，具有比强度高、比刚度高、可设计性、轻质等优点，在航空航天、交通能源、电子机械等领域得到了广泛应用。尤其是航空工业，先进复合材料被认为是理想的结构材料。

复合材料的固化成型是指从原材料到制品的形成过程中，需要经过固化成型，即树脂由液态转变成固态，形成与纤维紧密结构的复合体。碳纤维树脂基复合材料的成型工艺主要有热压罐成型、RTM成型、模压成型等，其中热压罐成型是目前航空用先进复合材料构件的主要成型工艺之一。复合材料构件在成型过程中由于多种因素影响会产生固化残余应力，导致构件的固化变形以至于无法满足装配需求或者是强迫装配。

复合材料成型过程中残余应力形成的原因主要有以下几方面：

1)热不匹配：正交各向异性的复合材料构件沿纤维方向和垂直于纤维方向的力学性能及热膨胀系数存在差异，在固化过程中的升温及降温阶段两个方向的热变形程度不一样，由此导致了各铺层之间的相互作用，在层间产生残余应力。

2)树脂固化收缩：热固性树脂基复合材料在固化过程中树脂的体积收缩导致纤维与树脂以及各铺层的纤维方向与垂直纤维方向之间的残余应力，最终导致构件的固化变形。

3)模具构件相互作用：金属模具与复合材料之间的热膨胀系数不匹配导致了模具与复合材料构件之间的相互作用。热压罐内固化压力(大约在0.1MPa至0.6Mpa)的作用下复合材料构件紧贴在模具表面上，升温过程中，具有不同热膨胀系数的模具与复合材料之间产生剪切应力，模具承受压应力而构件将承受拉应力。

目前，通过振动时效消除残余应力：振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法，是通过振动，使工件内部的残余应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候，使材料发生微量的塑性变形，从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。

振动时效消除残余应力具有如下特点：

1)投资少，使用方便：振动时效不需要时效炉，特别是处理大型构件时；振动设备重量轻，体积小，操作方便，适应性较强。

2)生产周期短：金属类构件热处理消除残余应力一般需要数个小时，自然时效的周期更是长达数年，而振动时效的工艺过程一般只需要十几分钟。同时，针对复合材料构件，其残余应力是由于成型过程中巨大温差形成的，因此热处理无法实现残余应力的消除。

3)能耗小，成本低，几乎无污染：振动时效技术是以电能作为唯一能源，杜绝了传统的热时效中废气排放造成的污染。生产中的噪音也可以通过一定的技术手段加以控制。

4)应力消除效果明显：通过振动时效可以使残余应力峰值降低20％-80％左右，同时材料疲劳极限可以提高40％以上。

基于上述振动时效消除残余应力的诸多优势和提高复合材料构件质量、降低成本、并确保公差要求的装配，研发一种合理的振动时效消除复合材料固化成型中残余应力方法是非常有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置和方法以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明所采用的技术方案为：一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，包括热压罐和设于热压罐内部的试样平台，还包括置于所述试样平台上的模具构件，模具构件上装配有振动器和模具；所述模具的表面上方设有复合材料构件且模具的侧面设有加速度传感器，复合材料构件的外部覆盖有真空袋，真空袋与模具表面之间形成密封模腔，且真空袋连接有与密封模腔相通的密封阀；所述复合材料构件由模具的表面向上依次铺贴第一脱模织物、第一脱模层、复合材料铺层、第二脱模织物、第二脱模层和透气毡而成。

进一步地，所述模具构件包括振动平台和设于振动平台上的模具底架，所述振动平台上装配有所述振动器，且振动平台与试样平台之间设有用于支撑的橡胶垫块；所述模具底架的顶部设有所述模具。

进一步地，所述振动器配设有对其装配的夹具，夹具通过紧固螺钉固定装配于所述振动平台的表面上。

进一步地，所述振动器为电动激振器。

进一步地，所述振动器为气动振动器，气动振动器的进气口连接有高温软管，高温软管的另一端穿出所述热压罐且该端部连接有空压机。

进一步地，所述复合材料铺层为碳纤维预浸料。

进一步地，所述密封阀装配于所述模具的表面上，且密封阀与所述透气毡的表面相对应。

还提供了一种消除复合材料残余应力控制固化变形的方法，主要包括以下步骤：

(1)材料准备：将碳纤维预浸料原料从低温环境中取出，在保持密封的状态下解冻，解冻后对碳纤维预浸料原料按需进行下料裁剪；

(2)模具准备：用丙酮或者甲乙酮溶剂清洗模具的表面，模具配设有对其支撑的模具构件；

(3)铺层准备：在模具的表面进行覆盖无孔脱模布；

(4)铺层：将裁剪好的碳纤维预浸料进行一层压一层铺放形成复合材料铺层，在铺层过程中应保证纤维方向顺直，且与设计方向一致，注意不能折叠碳纤维预浸料；

(5)制真空袋：在复合材料铺层的上方铺设透气毡，在复合材料铺层与透气毡之间和复合材料铺层与模具的表面之间均铺设有脱模层和脱模织物，形成复合材料构件，在复合材料构件的外部密封包裹有真空袋，真空袋与模具的表面之间形成密封模腔，对密封模腔进行抽真空；

(6)振前扫频：将振动器通过夹具装配在模具构件上；准备一台记录器并将记录器配套的加速度传感器设于模具的侧面上；启动振动器和记录器，通过记录器的全局扫频功能振动模具构件，同时观察记录器上的曲线，由曲线观察到在设备允许的范围内模具构件出现多个共振频率和在共振的情况下动应力的最大值；

(7)设备安装：根据振前扫频的数据，确定振动器合适的固定位置、激振力和激振频率范围；

(8)固化及振动时效工艺处理：将模具构件置入热压罐的试样平台上并关闭热压罐门，通过热压罐的控制台设置固化曲线；根据固化曲线，在树脂固化阶段开始时，启动振动器并根据振前扫频时确定的激振力和激振频率设置参数，开始振动时效处理；

(9)脱模：固化完成后，将热压罐温度降低至60℃以下，再将模具构件从热压罐内取出。

进一步地，所述振动器为电动激振器，电动激振器配设有振动控制器，振动控制器用于设置激振力和激振频率。

进一步地，所述振动器为气动振动器，气动振动器的进气口连接有高温软管，高温软管的另一端穿出所述热压罐且该端部连接有置于热压罐外部的空压机，通过调节空压机的空气流量调整气动振动器的激振力。

本发明的有益效果为：

1.本发明相较于传统成型工艺，在固化步骤中引入了振动时效的操作，起到消除复合材料成型中残余应力的作用，达到控制复合材料构件固化变形的目的，使复合材料构件最终的成型形状符合设计的要求；同时针对热压罐的高温环境，提出采用气动振动器等设备解决传统电动振动器无法承受高温的情况，对于某些只能高温制备的复合材料构件提出一种解决方案；

2.本发明通过在热压罐的外部进行复合材料构件、振动器安装及振前扫频，再通过真空袋将复合材料构件进行密封抽真空，将模具底架整体置入热压罐的内部，结合振前扫频确定的激振力和激振频率开始对复合材料固化过程中的残余应力进行消除，以达到控制复合材料固化变形的目的，相对于现有技术，能够消除复合材料的固化变形；

3.本发明中可针对不同固化温度的复合材料，提出不同的解决方案，采用气动振动器能够满足热压罐的高温环境，对于某些只能高温制备的复合材料构件提出一种解决方案，且所需设备简单，易于安装。

附图说明

图1是本发明提供的消除复合材料残余应力控制固化变形的装置中复合材料构件的结构示意图；

图2是本发明提供的消除复合材料残余应力控制固化变形的装置中模具的装配结构示意图；

图3是本发明提供的消除复合材料残余应力控制固化变形的装置在中低温复合材料固化过程振动时效系统示意图；

图4是本发明提供的消除复合材料残余应力控制固化变形的装置在高温复合材料固化过程振动时效系统示意图。

具体实施方式

以下将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常以本公开示例性实施例提供的消除复合材料残余应力控制固化变形的装置在正常工作的情况下定义的，“内、外”则是指相应部件轮廓的内和外，“远、近”是以消除复合材料残余应力控制固化变形的装置为基准定义的。

第一种实施例：如图1-图3所示，当所制备复合材料固化温度低于120℃时，本发明提供了如下所述的用于消除复合材料固化变形的装置：

其包括热压罐1和设于热压罐1内部的试样平台2，所述试样平台2位于水平方向上且与热压罐1的内壁垂直连接；所述热压罐1还包括温度传感器、控制台16和位于热压罐1端部的热压罐门3，热压罐门3配设有对其关闭锁紧的安全锁，控制台16用于热压罐1设置固化曲线，主要包括温度、压力的设定，以及保温时间、压力加压和卸压时机、升温和降温的速率，以及升压和降压的速率，此外还有对热压罐1内部的温度传感器进行设定，当固化曲线设定好以后，即可开始运行曲线，热压罐1自动运行到曲线结束。

该装置还包括置于所述试样平台2上的模具构件，模具构件上装配有模具8和振动器，模具8的表面也呈水平状态(与所述试验平台相平行)；所述模具8的表面上方设有复合材料构件且模具8的侧面设有加速度传感器5(加速度传感器5与后述的记录器配套使用)，加速度传感器5用于采集模具8的振动频率和加速度，以获得模具8的振型，复合材料构件的外部覆盖有真空袋6，真空袋6与模具8表面之间形成密封模腔，则采用真空袋6进行封装时，采用密封胶条，一面粘贴在模具8的表面上，另一面粘贴真空袋6的表面上，密封胶条的包裹范围应该覆盖所有的复合材料构件，且注意密封胶条、模具8的表面以及真空袋6之间不要留有气体通道，且真空袋6连接有与密封模腔相通的密封阀7，真空袋6与密封阀7的端口之间密封连接，密封阀7位于所述热压罐1的内部，用于对密封模腔内进行抽真空操作。

所述复合材料构件由模具8的表面向上依次铺贴第一脱模织物9、第一脱模层10、复合材料铺层11、第二脱模织物12、第二脱模层13和透气毡14而成，其中，所述复合材料铺层11为碳纤维预浸料。上述第一脱模织物9、第一脱模层10、第二脱模织物12、第二脱模层13和透气毡14均为辅助材料，且第一脱模层10和第二脱模层13也为纤维布类产品，保证复合材料铺层11能够顺利脱模，主要避免复合材料铺层11与真空袋的塑料膜直接接触，导致无法脱模，辅助材料在成型工艺中有利于树脂流动、吸胶、脱模等效果。

在碳纤维预浸料的铺层过程中应保证纤维方向顺直，且与设计方向一致，注意不能折叠碳纤维预浸料。在拐角处，为了防止铺层在复杂外形处出现空洞，可以使用额外的填充层进行填充，且填充材料应与零件所用的材料相同，可以使用单向带，也可以使用织物预浸料。

所述模具构件包括振动平台20和设于振动平台20上的模具底架4，所述振动平台20上装配有所述振动器，且振动平台20与试样平台2之间设有用于支撑的橡胶垫块21；所述模具底架4的顶部设有所述模具8，在模具底架4上装配模具8，模具8上装配好复合材料构件、真空袋6和密封阀7之后，将模具构件整体推入至热压罐1的内部，橡胶垫块21能够对振动平台20提供良好的支撑。

所述振动器配设有对其装配的夹具，夹具通过紧固螺钉固定装配于所述振动平台20的表面上。优选的，所述夹具包括装于所述振动平台20上的U型架，U型架的两相对侧壁上均螺纹连接有螺杆，螺杆的端部活动装配有弧形夹块；将振动器装入至U型架的内部，通过拧动螺杆，螺杆上的弧形夹块会逐渐抵紧在振动器的外部，以实现对振动器的装配。

所述振动器为电动激振器15，主要应用于所制备复合材料固化温度低于120℃时，电动激振器15可通过与其适配的振动控制器调控其激振力。

所述密封阀7装配于所述模具8的表面上，且密封阀7与所述透气毡14的表面相对应，由于在复合材料构件中透气毡14的透气性相对良好，通过密封阀7进行抽真空时，以提升对密封模腔的内部进行抽真空的操作效率。

还包括记录器，所述记录器与所述加速度传感器5电连接，优选的，加速度传感器5可通过电荷放大器与所述记录器连接，加速度传感器5将测量的加速度信息及时反馈至记录器，打开控制振动控制器开关，同时打开记录器的开关，通过记录器的全局扫频功能并振动模具构件，同时观察记录器上画出的曲线。当模具构件出现共振现象时，振幅和频率将出现一个波峰，动应力曲线也将出现一个最大量。一直扫频到振动控制器的额定频率时，停机，由上述曲线可以观察到在设备允许的范围内模具底架4的组装构件出现多个共振频率和在共振的情况下动应力的最大值，优选的，所述记录器可采用频谱分析仪，频谱分析仪为目前市面上的常规成熟设备，频谱分析仪的型号可采用DSA815系列频谱分析仪。

根据振动器对模具8及复合材料构件构件的振前扫频，调整振动器的位置，将振动器安装在模具8振动时的节线处，根据固化曲线，在树脂固化阶段开始时，通常选取树脂转变为凝胶态时间点的前后15分钟，共30分钟左右时间为振动时效阶段，打开电动振动器的振动控制器，根据振前扫频时确定的激振力和激振频率，并开始振动时效处理。

针对上述装置提供了消除复合材料残余应力控制固化变形的方法，适用于当所制备复合材料固化温度低于120℃时，主要包括以下步骤：

(1)材料准备：将碳纤维预浸料原料从低温环境中取出，放置在洁净间里解冻，并保持密封的状态下解冻，解冻后对碳纤维预浸料原料按需进行下料裁剪；当碳纤维预浸料原料的外包装膜擦干后无冷凝水产生时，才可以打开包装使用；

(2)模具8准备：用丙酮或者甲乙酮溶剂清洗模具8的表面，模具8配设有对其支撑的模具构件；其清洗方法具体如下：将溶剂倒到干净的擦布上，不要将擦布直接浸入到溶剂，也不要将溶剂直接倒在模具8的表面上，用浸透溶剂的擦布擦拭工装表面，在溶剂挥发以前即用清洁干燥的擦布擦干，不要使溶剂挥发变干；

(3)铺层准备：先将模具8的表面清洗干净，在模具8的表面进行覆盖无孔脱模布；具体的，在模具8的表面粘贴无孔脱模布时，拐角处应打剪口(尤其是内拐角处)，无孔脱模布只允许对接，不允许搭接；

(4)铺层：将裁剪好的碳纤维预浸料进行一层压一层铺放形成复合材料铺层11，在铺层过程中，要尽量排除相邻层之间包裹的空气。如果预浸料有双层保护膜，铺完一层后，应保留外面的一层保护膜，并在下一层铺放之前除去上一层的保护膜；在铺层过程中，应该要特别注意防止遗留下的保护膜夹杂到零件中。未完成的铺贴的碳纤维预浸料需要使用无孔隔离膜进行覆盖进行暂存，并使用真空袋6进行密封，防止零件吸潮和粉尘污染。

当需要对某一层铺层进行重新铺层时，可用便携式带空气过滤的冷风机、压缩的冷气枪或其他冷气源对铺层进行降温，揭掉需要重新铺层的预浸料后重新铺层。操作过程中应避免预浸料的温度过低，防止预浸料表面出现潮湿迹象，如有潮湿产生，应废弃该层预浸料。

同时，在铺层过程中应保证纤维方向顺直，且与设计方向一致，注意不能折叠碳纤维预浸料；在拐角处，为了防止铺层在复杂外形处出现空洞，可以使用额外的填充层进行填充，填充材料可以使用单向带，也可以使用织物预浸料。

(5)制真空袋6：在复合材料铺层11的上方铺设透气毡14，在复合材料铺层11与透气毡14之间和复合材料铺层11与模具8的表面之间均铺设有脱模层和脱模织物，形成复合材料构件，在复合材料构件的外部密封包裹有真空袋6，真空袋6与模具8的表面之间形成密封模腔，对密封模腔进行抽真空；具体的，真空袋6进行封装时，采用密封胶条，一面粘贴在模具8的表面上，一面粘贴真空袋6的表面上，密封胶条的包裹范围应该覆盖所有的复合材料构件，且注意密封胶条、模具8的表面以及真空袋6之间不要留有气体通道。

真空袋6封装完完毕后，在真空袋6的外面需要安置密封阀7，密封阀7与密封模腔的内部相通。密封阀7位于热压罐1内，用于对密封模腔内进行抽真空，密封阀7放置在靠近透气毡14表面的位置，促使密封阀7的气流与透气毡14相通，提升对密封模腔的抽真空效率。安装完毕以后，应对模腔抽真空，如果1h内没有连接真空源对密封模腔抽真空，可能会导致铺层发生褶皱、空隙或者其他缺陷。

(6)振前扫频：将电动激振器15通过夹具装配在模具构件上，电动激振器15配设有振动控制器，振动控制器用于设置激振力和激振频率；准备一台记录器并将记录器配套的加速度传感器5设于模具8的侧面上；启动电动激振器15和记录器，通过记录器的全局扫频功能振动模具构件，同时观察记录器上的曲线，由曲线观察到在设备允许的范围内模具构件出现多个共振频率和在共振的情况下动应力的最大值；即，当模具构件出现共振现象时，振幅—频率将出现一个波峰，动应力曲线也将出现一个最大量，一直扫频到振动控制器的额定频率时，停机。

(7)设备安装：根据振前扫频的数据，确定电动激振器15合适的固定位置、激振力和激振频率范围；调整电动激振器15的位置和激振力，使复合材料构件产生最大的振幅。安装完成后，将模具构件推入到热压罐1内，为后续固化做准备。

(8)固化及振动时效工艺处理：复合材料构件的固化主要分为单平台固化、双平台固化和多平台固化，将模具构件置入热压罐1的试样平台2上并关闭热压罐门3，根据复合材料构件的固化方式通过热压罐1的控制台16设置固化曲线，主要包括温度、压力的设定，以及保温时间、压力加压和卸压时机、升温和降温的速率，以及升压和降压的速率，此外还有温度传感器的设定。固化曲线设定好以后，即可开始运行曲线，热压罐1自动运行到曲线结束；根据固化曲线，在树脂固化阶段开始时，启动电动激振器15并根据振前扫频时确定的激振力和激振频率设置参数，开始振动时效处理，通常为30分钟；

(9)脱模：固化完成后，将热压罐1温度降低至60℃以下，再将模具构件从热压罐1内取出。具体的，在模具构件整体进行降温过程中，热压罐1内的压力应保持成型压力不变，直到温度低于60℃以下，才可以卸掉热压罐1内的压力。脱模过程中，可以使用脱模工具辅助脱模，禁止使用金属工具。

第二种实施例：如图4所示，当所制备复合材料固化温度高于120℃时，本发明提供了如下所述的用于消除复合材料固化变形的装置：

在第一种实施例的基础上，将所述振动器替换为气动振动器，气动振动器的进气口连接有高温软管17，高温软管17的另一端穿出所述热压罐1且该端部连接有空压机18，将空压机18放置在所述热压罐1的外面，通过调节空压机18的空气流量调整气动振动器的激振力，使复合材料构件在振动时能产生最大的振幅，将各个设备安装完成后，将模具构件推入到热压罐1内，为后续固化做准备。

同样，根据气动振动器对模具构件的振前扫频，调整振动器的位置，将振动器安装在模具8振动时的节线处，根据固化曲线，在树脂固化阶段开始时，通常选取树脂转变为凝胶态时间点的前后15分钟，共30分钟左右时间为振动时效阶段，打开空压机18的启动开关，根据扫频时确定的激振力和激振频率设置空气流量，并开始振动时效处理。

针对第二种实施例所提供的装置采用消除复合材料残余应力控制固化变形的方法，适用于当所制备复合材料固化温度高于120℃时，其具体步骤相对第一种实施例中步骤(6)-步骤(8)不同，其余步骤相同，具体如下：

(6)振前扫频：振前扫频包括全部扫频和局部扫频，其主要目的是为了确保合理的激振频率。将气动振动器19用夹具固定在振动平台20上，振动平台20用橡胶垫块21作为支撑。通过调节空压机18气体流量调节气动振动器19的激振力，开始时应采用较小激振力，再打开记录器的开关，使用其全局扫频功能并振动模具构件，同时观察记录器上画出的曲线。当模具构件出现共振现象时，振幅—频率将出现一个波峰，动应力曲线也将出现一个最大量。一直扫频到空压机18的额定频率时，停机，由上述曲线可以观察到在设备允许的范围内模具构件出现多个共振频率和在共振的情况下动应力的最大值。

(7)设备安装：根据气动振动器19对模具构件的振前扫频，确定气动振动器19合适的固定位置。将高温软管17一端与气动振动器19进气口连接，另一端与空压机18出气孔连接。空压机18放置在热压罐1外面，通过调节空压机18空气流量调整振动器的激振力，使模具构件在振动时能产生最大的振幅。安装完成后，将模具构件推入到热压罐1内，为后续固化做准备。

(8)固化及振动时效工艺处理：复合材料构件的固化主要分为单平台固化、双平台固化和多平台固化。关闭热压罐门3并推上安全锁以后，根据复合材料构件的固化方式通过热压罐1的控制台16设置固化曲线，主要包括温度、压力的设定，以及保温时间、压力加压和卸压时机、升温和降温的速率，以及升压和降压的速率，此外还有温度传感器的设定。固化曲线设定好以后，即可开始运行曲线，热压罐1自动运行到曲线结束。

根据固化曲线，在树脂固化阶段开始时，通常选取树脂转变为凝胶态时间点的前后15分钟，共30分钟左右时间为振动时效阶段。打开空压机18，根据扫频时确定的激振力和激振频率设置空气流量等，并开始振动时效处理。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，包括热压罐和设于热压罐内部的试样平台，其特征在于，还包括置于所述试样平台上的模具构件，模具构件上装配有振动器和模具；所述模具的表面上方设有复合材料构件且模具的侧面设有加速度传感器，复合材料构件的外部覆盖有真空袋，真空袋与模具表面之间形成密封模腔，且真空袋连接有与密封模腔相通的密封阀；所述复合材料构件由模具的表面向上依次铺贴第一脱模织物、第一脱模层、复合材料铺层、第二脱模织物、第二脱模层和透气毡而成。

2.根据权利要求1所述消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，其特征在于，所述模具构件包括振动平台和设于振动平台上的模具底架，所述振动平台上装配有所述振动器，且振动平台与试样平台之间设有用于支撑的橡胶垫块；所述模具底架的顶部设有所述模具。

3.根据权利要求2所述消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，其特征在于，所述振动器配设有对其装配的夹具，夹具通过紧固螺钉固定装配于所述振动平台的表面上。

4.根据权利要求1或2所述消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，其特征在于，所述振动器为电动激振器。

5.根据权利要求1或2所述消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，其特征在于，所述振动器为气动振动器，气动振动器的进气口连接有高温软管，高温软管的另一端穿出所述热压罐且该端部连接有空压机。

6.根据权利要求1所述消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，其特征在于，所述复合材料铺层为碳纤维预浸料。

7.根据权利要求1所述消除复合材料残余应力控制固化变形的装置，其特征在于，所述密封阀装配于所述模具的表面上，且密封阀与所述透气毡的表面相对应。

8.一种消除复合材料残余应力控制固化变形的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

(1)材料准备：将碳纤维预浸料原料从低温环境中取出，在保持密封的状态下解冻，解冻后对碳纤维预浸料原料按需进行下料裁剪；

(2)模具准备：用丙酮或者甲乙酮溶剂清洗模具的表面，模具配设有对其支撑的模具构件；

(3)铺层准备：在模具的表面进行覆盖无孔脱模布；

(4)铺层：将裁剪好的碳纤维预浸料进行一层压一层铺放形成复合材料铺层，在铺层过程中应保证纤维方向顺直，且与设计方向一致，注意不能折叠碳纤维预浸料；

(5)制真空袋：在复合材料铺层的上方铺设透气毡，在复合材料铺层与透气毡之间和复合材料铺层与模具的表面之间均铺设有脱模层和脱模织物，形成复合材料构件，在复合材料构件的外部密封包裹有真空袋，真空袋与模具的表面之间形成密封模腔，对密封模腔进行抽真空；

(6)振前扫频：将振动器通过夹具装配在模具构件上；准备一台记录器并将记录器配套的加速度传感器设于模具的侧面上；启动振动器和记录器，通过记录器的全局扫频功能振动模具构件，同时观察记录器上的曲线，由曲线观察到在设备允许的范围内模具构件出现多个共振频率和在共振的情况下动应力的最大值；

(7)设备安装：根据振前扫频的数据，确定振动器合适的固定位置、激振力和激振频率范围；

(8)固化及振动时效工艺处理：将模具构件置入热压罐的试样平台上并关闭热压罐门，通过热压罐的控制台设置固化曲线；根据固化曲线，在树脂固化阶段开始时，启动振动器并根据振前扫频时确定的激振力和激振频率设置参数，开始振动时效处理；

(9)脱模：固化完成后，将热压罐温度降低至60℃以下，再将模具构件从热压罐内取出。

9.根据权利要求8所述的消除复合材料残余应力控制固化变形的方法，其特征在于，所述振动器为电动激振器，电动激振器配设有振动控制器，振动控制器用于设置激振力和激振频率。

10.根据权利要求8所述的消除复合材料残余应力控制固化变形的方法，其特征在于，所述振动器为气动振动器，气动振动器的进气口连接有高温软管，高温软管的另一端穿出所述热压罐且该端部连接有置于热压罐外部的空压机，通过调节空压机的空气流量调整气动振动器的激振力。