碳纤维复合材料由于比模量、比强度高,耐久性及可设计性强等优异性能,广泛应用于轨道交通、航空航天和医疗等领域。许多曾用金属材料成型的复杂构件,如钣金折弯件、引深和压延件等在改用复合材料后,其工艺方法也发生了改变。在实际的制造过程中,需要先对复合材料进行预成型以得到满足结构尺寸要求的预制体随后进行固化成型。红外加热由于具有热响应快、温度易于控制等特点,在预成型过程中多采用此加热方式以保证预制体顺利成型。但由于复合材料为各向异性,纤维与树脂热物性差异显著且树脂在低温与高温时形态及粘流特性变化较大,温度对预制体的变形能力有显著影响,进而影响构件质量,产生缺陷,甚至缩短其使用寿命。针对上述问题,本文从仿真及实验分析两个方面探究细观及宏观尺度下碳纤维复合材料预制体红外加热时温度分布特点及变化规律,进而分析热源参数对温度分布的影响。本文主要开展的研究工作如下:(1)开展编织碳纤维复合材料预制体细观温度场数值模拟研究,分析表明,热量沿着纤维方向迅速传递,位于中间平面的碳纤维的温度大于树脂温度,且经纱与纬纱之间贫脂区的温度也会较高于富脂区的温度。细观温度场分布不均,其传导规律不仅与材料热物性有关且与结构有关。简化代表体积单元模型的温度场仿真结果与未简化代表体积单元模型的仿真结果相比,误差小于7%,计算效率提高一倍。(2)对碳纤维复合材料预制体宏观温度场进行建模仿真。结果表明,加热距离为30cm时,单灯管对单层预制体加热,碳纤维复合材料预制体的宏观温度场呈椭圆形分布,长轴与红外灯管轴线平行,温升曲线呈现三段曲线特征;加热距离为45cm时,单灯管对双层预制体加热,被加热表面温度场分布呈椭圆形但长短轴比有所减小。开展验证实验,对比仿真与实验结果,误差小于9%,证明了模型的可靠性。(3)通过数值模拟与实验结合的方式,对不同热源参数下预制体温度分布特点进行研究并探究其影响规律。结果表明,增加加热距离对提高温度分布的均匀性有一定的积极作用,但温度值随着距离的增加显著降低,同时减小加热距离对于提升加热速率有显著效果。当加热距离较大时,增加灯管数量对提高温度分布均匀性的效果不显著,当加热距离较小时,增加具有一定间距的红外灯管数量能够有效提高预制体平面内温度分布的均匀性。