CN116644619A - 纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质 - Google Patents

纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116644619A
CN116644619A CN202310927649.7A CN202310927649A CN116644619A CN 116644619 A CN116644619 A CN 116644619A CN 202310927649 A CN202310927649 A CN 202310927649A CN 116644619 A CN116644619 A CN 116644619A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
model
curing
fiber preform
forming process
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310927649.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116644619B (zh
Inventor
叶金蕊
刘凯
闫安石
彭运松
李想
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN202310927649.7A priority Critical patent/CN116644619B/zh
Publication of CN116644619A publication Critical patent/CN116644619A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116644619B publication Critical patent/CN116644619B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00Details relating to the application field
    • G06F2113/26Composites
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明涉及复合材料技术领域,特别涉及一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质。首先构建初始纱线细观模型,然后采用多组压力分别对所述初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型,再将各压力下的所述目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型,最后基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。因此,上述技术方案通过使用数值模拟分析的方式来揭示不同压力下纱线细观模型对固化变形的影响,如此可以有效对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。

Description

纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,特别涉及一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质。
背景技术
纤维增强复合材料制造过程分为预制体成型和树脂固化两个环节,其中预制体成型阶段决定了纤维织物的细观模态(即纱线细观结构)。因此,分析纱线细观结构对固化残余应力的影响首先需要对预制体成型阶段的纱线细观结构的变形模式进行分析。纤维预制体成型过程中压实所施加压力的不同会对纱线细观结构产生影响,而纱线细观结构的不同会对复合材料的固化变形造成影响。
相关技术中,主要是通过改变纤维织物在实际成型过程中压实所施加的压力,以从纤维预制体的宏观结构来对纤维织物的压力进行优化。然而,上述方案需要进行实际成型实验才能得到各压力下的纤维预制体的宏观结构,因此这种方式不能有效对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
因此,亟需提供一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质来解决上述技术问题。
发明内容
为了解决现有技术不能有效对纤维预制体成型工艺的压力进行优化的问题,本发明实施例提供了一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、电子设备及存储介质。
第一方面,本发明实施例提供了一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法,通过采用Abaqus软件实现,包括:
构建初始纱线细观模型;
采用多组压力分别对初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型;
将各压力下的目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型;
基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在一种可能的设计中,构建初始纱线细观模型,包括:
采用桁架单元建立单根纤维丝模型;
对多个单根纤维丝模型进行阵列排布,得到松散纤维织物模型;
采用负温度载荷对松散纤维织物模型进行密实模拟,以得到初始纱线细观模型。
在一种可能的设计中,基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
对各压力下的固化模型进行力学性能模拟,得到各压力下的固化模型的力学性能数据;
基于各压力下的固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在一种可能的设计中,力学性能数据包括弹性模量数据和剪切模量数据。
在一种可能的设计中,基于各压力下的固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
将相同压力下的多个固化模型按照不同铺层角度层叠形成当前压力下的层合板模型;
基于各压力下的固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在一种可能的设计中,基于各压力下的固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
基于各压力下的固化模型的力学性能数据,对各压力下的层合板模型进行固化变形模拟,得到各压力下的层合板模型的固化变形分布;其中,固化变形分布包括层合板模型中各单元点的固化变形量;
基于各压力下的层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在一种可能的设计中,基于各压力下的层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
将层合板模型中各单元点的固化变形量为最大时的固化变形量作为层合板模型的目标固化变形量;
比较各压力下的层合板模型的目标固化变形量;
将目标固化变形量为最小时的层合板模型所对应的压力作为目标压力;
将目标压力作为纤维预制体成型工艺的最优压力。
第二方面,本发明实施例还提供了一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置,通过采用Abaqus软件实现,包括:
构建模块,用于构建初始纱线细观模型;
压实模块,用于采用多组压力分别对初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型;
结合模块,用于将各压力下的目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型;
优化模块,用于基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
第三方面,本发明实施例还提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,处理器执行计算机程序时,实现本发明任一实施例的方法。
第四方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,当计算机程序在计算机中执行时,令计算机执行本发明任一实施例的方法。
本发明实施例提供了一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、电子设备及存储介质,首先构建初始纱线细观模型,然后采用多组压力分别对所述初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型,再将各压力下的所述目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型,最后基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。因此,上述技术方案通过使用数值模拟分析的方式来揭示不同压力下纱线细观模型对固化变形的影响,如此可以有效对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法的流程图;
图2是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图;
图3是本发明一实施例提供的一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置的结构图;
图4是本发明一实施例提供的一种松散纤维织物模型的仿真示意图;
图5是本发明一实施例提供的一种初始纱线细观模型的仿真示意图;
图6是本发明一实施例提供的一种初始纱线细观模型在压实状态时的仿真示意图;
图7是本发明一实施例提供的不同压力下的目标纱线细观模型的仿真示意图;
图8是本发明一实施例提供的一种固化模型的仿真示意图;
图9是本发明一实施例提供的一种固化模型11方向的弹性模量数据仿真示意图;
图10是本发明一实施例提供的一种固化模型22方向的弹性模量数据仿真示意图;
图11是本发明一实施例提供的一种固化模型12方向的剪切模量数据仿真示意图;
图12是本发明一实施例提供的一种固化模型13方向的剪切模量数据仿真示意图;
图13是本发明一实施例提供的一种固化模型23方向的剪切模量数据仿真示意图;
图14是本发明一实施例提供的一种层合板模型的仿真示意图;
图15是本发明一实施例提供的一种层合板模型的固化变形分布示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参考图1,本发明实施例提供了一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法,该方法包括:
步骤100,构建初始纱线细观模型;
步骤102,采用多组压力分别对初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型;
步骤104,将各压力下的目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型;
步骤106,基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本实施例中,首先构建初始纱线细观模型,然后采用多组压力分别对初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型,再将各压力下的目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型,最后基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。因此,上述技术方案通过使用数值模拟分析的方式来探讨不同压力下纱线细观模型对固化变形的影响,如此可以有效对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。
针对步骤100:
在本发明一个实施例中,步骤100具体可以包括:
采用桁架单元建立单根纤维丝模型;
对多个单根纤维丝模型进行阵列排布,得到松散纤维织物模型(可参见图4);
采用负温度载荷对松散纤维织物模型进行密实模拟,以得到初始纱线细观模型(可参见图5)。
针对步骤102:
请参见图6至图8,在目标纱线细观模型两侧构建两个刚板模型,对两个刚板模型施加压力(即图6),得到不同压力载荷下的目标纱线细观模型(即图7),以便后续将多个目标纱线细观模型与预设的树脂基体模型结合,得到不同压力载荷下的多个固化模型(即图8)。
需要说明的是,纤维增强复合材料制造过程分为预制体成型和树脂固化两个环节,其中预制体成型阶段铺层或压实所施加的压力会对纤维织物的细观结构造成影响,而纤维织物的细观结构会对于复合材料的固化变形产生影响,进而产生残余应力,过大的残余应力不但会产生内部缺陷,同时也会对结构整体性能造成影响。因此,发明人创造性地发现:可以考虑对预制体成型阶段纱线的细观结构变化模式进行分析(即采用多组压力对初始纱线细观模型进行压实),得到不同压力下的目标纱线细观模型,以便后续分析不同压力对于复合材料固化变形的影响,从而实现对纤维预制体成型工艺的压力的优化。
需要说明的是,图7中仅示出部分压力载荷下的目标纱线细观模型,并非全部压力载荷下的目标纱线细观模型,其中的目标纱线细观模型仅用于对本发明的技术方案进行说明,而并非对其限制。
针对步骤106:
在本发明一个实施例中,步骤106具体可以包括:
对各压力下的固化模型进行力学性能模拟,得到各压力下的固化模型的力学性能数据;
基于各压力下的固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本实施例中,通过对各压力下的固化模型进行力学性能模拟,得到各压力下的固化模型的力学性能数据,如此可以建立不同纱线细观模型的固化模型的数据库,以便后续进行相关数据的调用,从而有利于实现对纤维预制体成型工艺的压力的优化。
如图9至图13所示,在本发明一个实施例中,力学性能数据包括弹性模量数据和剪切模量数据。
需要说明的是,图9-13仅示出其中一个压力下固化模型的力学性能数据,对本发明的技术方案进行说明,本发明力学性能数据包括不同压力下固化模型的力学性能数据;其中,E11、E22分别代表11方向、22方向的弹性模量,G12、G13、G23分别代表12方向、13方向、23方向的剪切模量模量,11方向、22方向、12方向、13方向、23方向具体指的是什么方向为本领域公知。
在本发明一个实施例中,步骤“基于各压力下的固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化”具体可以包括:
将相同压力下的多个固化模型按照不同铺层角度层叠形成当前压力下的层合板模型(可参见图14);
基于各压力下的固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本实施例中,通过将相同压力下的多个固化模型按照不同铺层角度层叠形成当前压力下的层合板模型,这样就可以实现后续对层合板模型进行固化变形模拟,从而实现对纤维预制体成型工艺的压力的优化。
需要说明的是,图14中仅示出本发明的一种铺层方式(包括铺层角度、铺层层数)的层合板模型,用于对本发明的技术方案进行说明,并非对其限制,本发明的层合板模型还可以为采用其他铺层方式的层合板模型。
在本发明一个实施例中,步骤“基于各压力下的固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化”具体可以包括:
基于各压力下的固化模型的力学性能数据,对各压力下的层合板模型进行固化变形模拟,得到各压力下的层合板模型的固化变形分布(可参见图15);其中,固化变形分布包括层合板模型中各单元点的固化变形量;
基于各压力下的层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本实施例中,通过以固化模型的力学性能数据作为固化变形的输入,如此可以揭示纱线细观结构对层合板模型的固化变形的影响,从而可以预测层合板模型的固化残余应力,进而可以实现对复合材料预成型工艺的压力的优化。
需要说明的是,图15仅示出其中一种层合板模型在一种压力下的固化变形分布图,对本发明的技术方案进行说明,本发明固化变形仿真示意图还包括不同压力下的固化变形分布图。
在本发明一个实施例中,步骤“基于各压力下的层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化”具体可以包括:
将层合板模型中各单元点的固化变形量为最大时的固化变形量作为层合板模型的目标固化变形量;
比较各压力下的层合板模型的目标固化变形量;
将目标固化变形量为最小时的层合板模型所对应的压力作为目标压力;
将目标压力作为纤维预制体成型工艺的最优压力。
在本实施例中,通过探究不同纱线细观构型对固化变形的影响,可以预测层合板模型的固化残余应力,从而可以实现对复合材料预成型工艺的压力的优化。
综上所述,目前针对纤维增强复合材料的细观建模以及仿真均未涉及织物细观形态对复合材料固化变形的影响,预制体成型与树脂固化都是复合材料加工的重要环节,预制体加工会造成织物细观结构的变化,而纱线形态对固化残余应力的产生有重要影响,残余应力过大会导致复合材料结构件有缺陷产生,这也正是现阶段相关研究均未考虑的问题。
为了解决该技术问题,发明人创造性地发现:对纤维织物压实过程的细观变形进行表征,模拟分析纱线细观结构对复合材料力学性能影响,建立不同纱线细观构型的复合材料模型数据库。揭示纱线细观结构对复合材料结构件残余应力影响规律,对复合材料结构件的设计和预成型工艺进行优化,可以通过残余应力仿真,形成构件设计的工艺约束,推动三维机织复合材料异型构件的设计制造一体化,实现材料结构一体化设计,提供三维机织复合材料异型构件在航空航天领域应用的理论方法和技术支撑。
如图2、图3所示,本发明实施例提供了一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置。装置实施例可以通过软件实现,也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言,如图2所示,为本发明实施例提供的一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置所在电子设备的一种硬件架构图,除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外,实施例中装置所在的电子设备通常还可以包括其他硬件,如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例,如图3所示,作为一个逻辑意义上的装置,是通过其所在电子设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。
如图3所示,本发明提供的一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置,通过采用Abaqus软件实现,包括:
构建模块300,用于构建初始纱线细观模型;
压实模块302,用于采用多组压力分别对所述初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型;
结合模块304,用于将各压力下的所述目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型;
优化模块306,用于基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本发明实施例中,构建模块300可用于执行上述方法实施例中的步骤100,压实模块302可用于执行上述方法实施例中的步骤102,结合模块304可用于执行上述方法实施例中的步骤104,优化模块306可用于执行上述方法实施例中的步骤106。
在本发明一个实施例中,所述压实模块302,用于执行如下操作:
采用桁架单元建立单根纤维丝模型;
对多个所述单根纤维丝模型进行阵列排布,得到松散纤维织物模型;
采用负温度载荷对所述松散纤维织物模型进行密实模拟,以得到初始纱线细观模型。
在本发明一个实施例中,所述优化模块306,用于执行如下操作:
对各压力下的所述固化模型进行力学性能模拟,得到各压力下的所述固化模型的力学性能数据;
基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本发明一个实施例中,所述力学性能数据包括弹性模量数据和剪切模量数据。
在本发明一个实施例中,所述优化模块306在执行所述基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化时,用于执行如下操作:
将相同压力下的多个所述固化模型按照不同铺层角度层叠形成当前压力下的层合板模型;
基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本发明一个实施例中,所述优化模块306在执行所述基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化时,用于执行如下操作:
基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据,对各压力下的所述层合板模型进行固化变形模拟,得到各压力下的所述层合板模型的固化变形分布;其中,所述固化变形分布包括所述层合板模型中各单元点的固化变形量;
基于各压力下的所述层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
在本发明一个实施例中,所述优化模块306在执行所述基于各压力下的所述层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化时,用于执行如下操作:
将所述层合板模型中各单元点的固化变形量为最大时的固化变形量作为所述层合板模型的目标固化变形量;
比较各压力下的所述层合板模型的目标固化变形量;
将目标固化变形量为最小时的所述层合板模型所对应的压力作为目标压力;
将所述目标压力作为纤维预制体成型工艺的最优压力。
可以理解的是,本发明实施例示意的结构并不构成对一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中,一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置可以包括比图示更多或者更少的部件,或者结合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。
上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容,由于与本发明方法实施例基于同一构思,具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述,此处不再赘述。
本发明实施例还提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时,实现本发明任一实施例中的一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序在被处理器执行时,使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法。
具体地,可以提供配有存储介质的系统或者装置,在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码,且使该系统或者装置的计算机(或CPU或MPU)读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下,从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能,因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地,可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外,应该清楚的是,不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码,而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作,从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外,可以理解的是,将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中,随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作,从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个…”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种纤维预制体成型工艺的压力优化方法,其特征在于,通过采用Abaqus软件实现,包括:
构建初始纱线细观模型;
采用多组压力分别对所述初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型;
将各压力下的所述目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型;
基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述构建初始纱线细观模型,包括:
采用桁架单元建立单根纤维丝模型;
对多个所述单根纤维丝模型进行阵列排布,得到松散纤维织物模型;
采用负温度载荷对所述松散纤维织物模型进行密实模拟,以得到初始纱线细观模型。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
对各压力下的所述固化模型进行力学性能模拟,得到各压力下的所述固化模型的力学性能数据;
基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述力学性能数据包括弹性模量数据和剪切模量数据。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
将相同压力下的多个所述固化模型按照不同铺层角度层叠形成当前压力下的层合板模型;
基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据和各压力下的层合板模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
基于各压力下的所述固化模型的力学性能数据,对各压力下的所述层合板模型进行固化变形模拟,得到各压力下的所述层合板模型的固化变形分布;其中,所述固化变形分布包括所述层合板模型中各单元点的固化变形量;
基于各压力下的所述层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述基于各压力下的所述层合板模型的固化变形分布,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化,包括:
将所述层合板模型中各单元点的固化变形量为最大时的固化变形量作为所述层合板模型的目标固化变形量;
比较各压力下的所述层合板模型的目标固化变形量;
将目标固化变形量为最小时的所述层合板模型所对应的压力作为目标压力;
将所述目标压力作为纤维预制体成型工艺的最优压力。
8.一种纤维预制体成型工艺的压力优化装置,其特征在于,通过采用Abaqus软件实现,包括:
构建模块,用于构建初始纱线细观模型;
压实模块,用于采用多组压力分别对所述初始纱线细观模型进行压实模拟,得到各压力下的目标纱线细观模型;
结合模块,用于将各压力下的所述目标纱线细观模型分别与预设的树脂基体模型结合,得到各压力下的固化模型;
优化模块,用于基于各压力下的固化模型,对纤维预制体成型工艺的压力进行优化。
9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时,实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,当所述计算机程序在计算机中执行时,令计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
CN202310927649.7A 2023-07-27 2023-07-27 纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质 Active CN116644619B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310927649.7A CN116644619B (zh) 2023-07-27 2023-07-27 纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310927649.7A CN116644619B (zh) 2023-07-27 2023-07-27 纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116644619A true CN116644619A (zh) 2023-08-25
CN116644619B CN116644619B (zh) 2023-09-22

Family

ID=87623376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310927649.7A Active CN116644619B (zh) 2023-07-27 2023-07-27 纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116644619B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106126802A (zh) * 2016-03-21 2016-11-16 南京航空航天大学 整体中空夹层复合材料力学性能预报系统
CN109241650A (zh) * 2018-09-25 2019-01-18 南京航空航天大学 基于跨尺度仿真的碳纤维增强复合材料力学性能预测方法
CN111079334A (zh) * 2019-12-16 2020-04-28 北京理工大学 基于细观力学的短纤维复合材料有效弹性模量预测方法
CN111400947A (zh) * 2020-03-16 2020-07-10 北京航空航天大学 一种考虑几何非线性的预测平面正交编织复合材料压缩模量与压缩强度的方法
CN111597641A (zh) * 2020-05-22 2020-08-28 大连理工大学 一种适用于热塑性编织复合材料航天承力构件的材料-结构-制造一体化优化设计方法
CN111639451A (zh) * 2020-06-08 2020-09-08 吉林大学 二维平纹机织纤维增强复合材料的精细化建模仿真方法
WO2021139130A1 (zh) * 2020-07-16 2021-07-15 南京航空航天大学 复合材料多尺度模型的动态渐进失效分析方法
CN113408181A (zh) * 2021-07-23 2021-09-17 南京航空航天大学 一种陶瓷基复合材料结构的氧化寿命预测方法
CN114030201A (zh) * 2021-09-26 2022-02-11 上海交通大学 拓扑优化气囊辅助成型复合材料梯形夹芯结构制作工艺
CN114282414A (zh) * 2021-12-24 2022-04-05 山东大学 Pcb用玻纤布经/纬纱铺排方向优化设计方法及系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106126802A (zh) * 2016-03-21 2016-11-16 南京航空航天大学 整体中空夹层复合材料力学性能预报系统
CN109241650A (zh) * 2018-09-25 2019-01-18 南京航空航天大学 基于跨尺度仿真的碳纤维增强复合材料力学性能预测方法
CN111079334A (zh) * 2019-12-16 2020-04-28 北京理工大学 基于细观力学的短纤维复合材料有效弹性模量预测方法
CN111400947A (zh) * 2020-03-16 2020-07-10 北京航空航天大学 一种考虑几何非线性的预测平面正交编织复合材料压缩模量与压缩强度的方法
CN111597641A (zh) * 2020-05-22 2020-08-28 大连理工大学 一种适用于热塑性编织复合材料航天承力构件的材料-结构-制造一体化优化设计方法
CN111639451A (zh) * 2020-06-08 2020-09-08 吉林大学 二维平纹机织纤维增强复合材料的精细化建模仿真方法
WO2021139130A1 (zh) * 2020-07-16 2021-07-15 南京航空航天大学 复合材料多尺度模型的动态渐进失效分析方法
CN113408181A (zh) * 2021-07-23 2021-09-17 南京航空航天大学 一种陶瓷基复合材料结构的氧化寿命预测方法
CN114030201A (zh) * 2021-09-26 2022-02-11 上海交通大学 拓扑优化气囊辅助成型复合材料梯形夹芯结构制作工艺
CN114282414A (zh) * 2021-12-24 2022-04-05 山东大学 Pcb用玻纤布经/纬纱铺排方向优化设计方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张昆桥;张江涛;张梅;翟鹏程;: "固化压力对厚L形CFRP单向板纤维分布影响的实验研究", 复合材料科学与工程, no. 02, pages 85 - 90 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116644619B (zh) 2023-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101383663B1 (ko) 가상 테스트에 근거한 파라미터화 재료 및 성능 특성
Schramm et al. Recent developments in the commercial implementation of topology optimization
Eckrich et al. Structural topology optimization and path planning for composites manufactured by fiber placement technologies
CN105550434A (zh) 一种机车车体轻量化优化方法
US20210294937A1 (en) Simulation techniques for determining deformation profiles and residual stresses in molded parts having composite materials
CN113094769B (zh) 一种模块单元化叶片设计方法、装置、设备及存储介质
CN116644619B (zh) 纤维预制体成型工艺的压力优化方法、装置、设备及介质
JPWO2013168495A1 (ja) 階層型確率モデル生成システム、階層型確率モデル生成方法、およびプログラム
Mouton et al. Manufacturing requirements in design: The RTM process in aeronautics
CN117318033B (zh) 一种结合数据孪生的电网数据管理方法及系统
CN112257310B (zh) 一种基于场数据驱动的点阵模型多相强化优化方法
Tyflopoulos et al. Simulation-based design: A case study in combining optimization methodologies for angle-ply composite laminates
CN116646037B (zh) 复合材料固化变形的分析方法、装置、设备及介质
CN110245455B (zh) 一种单向碳纤维增强复合材料的设计方法
CN116663374A (zh) 针刺多孔纳米复合材料的结构变形预测方法及装置
CN114912306B (zh) 一种2.5d机织复合材料平板结构多尺度模型的建模方法
CN110941922A (zh) 一种预测复合材料层压板层间和纤维带间损伤的仿真方法
CN105243238A (zh) 一种一体化快速产品迭代成形装置及其方法
CN113011014B (zh) 一种复合材料铺层优化方法及系统
CN107742042A (zh) 一种cae仿真前处理系统及方法
CN105956347A (zh) 纤维织物增强陶瓷基复合材料力学行为的仿真预测方法
CN113722855B (zh) 基于模型的船舶建造工装仿真评估方法、系统、介质及终端
CN113946996B (zh) 一种复合材料数值模拟方法及装置
CN118534789A (zh) 装备多物理场联合仿真多梯度建模方法及系统
CN116631549B (zh) 复合材料固化制度的优化方法、装置、设备及介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant