[发明专利]连续纤维增强热固性复合材料座椅骨架优化方法

权利要求书

1.一种连续纤维增强热固性复合材料座椅骨架优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：座椅骨架有限元分析计算；

步骤二：座椅骨架静态工况铺层优化；

步骤三：座椅骨架动态工况下验证计算；

步骤一中所述的座椅骨架有限元分析计算包括以下具体步骤：

(1)结构简化：根据已有座椅骨架结构的几何尺寸及重要组成结构，忽略初始结构的一些细节对模型进行简化；

(2)网格划分：使用自动网格划分功能实现基于几何表面的二维网格划分，通过交互方式控制网格划分的参数，得到质量较高的网格；然后进行质量检查，检查内容有翘曲度、纵横比、单元长度、单元最大最小内角及雅克比；

(3)材料及属性的定义：座椅骨架背板采用8号各向异性材料模型创建铺层形成层合板结构，座椅骨架其它非设计区域部分都采用1号弹塑性各向同性材料；属性定义包括两种：一种是针对设计区域设置的壳单元材料属性，另一种针对非设计区域设置的实体单元材料属性；

(4)加载的设置：提取临界满足法规要求的座椅骨架模型的抗冲击性仿真中的接触反力，将其加载在与行李块相接触的座椅骨架结构优化模型处，并按照加载点的个数，将接触力进行平均分配加载；

(5)计算设置和输出：基于已定义好的座椅骨架结构进行分析计算，利用HyperView后处理软件查看厚度云图计算结果；

步骤二中所述的座椅骨架静态工况铺层优化包括以下具体步骤：

(1)拓扑优化；

(2)尺寸优化；

(3)顺序优化；

所述拓扑优化包括以下步骤：

第一步：定义设计变量：对于拓扑优化首先创建变量，设置制造约束例；制造约束为：层合板的最小厚度、最大厚度和±45°平衡铺层；

第二步：定义柔度和质量分数两个响应，分别作为优化响应和约束响应；

第三步：创建约束，将质量分数相应作为约束，设置约束上限值，将柔度最小定义为优化目标；

第四步：调整优化控制参数；

第五步：定义控制卡片，在此处需要在控制卡片部分定义输出卡片关键字为尺寸优化阶段能够识别的关键字类型，然后保存或输出文件；

第六步：进行模型检查，如果没有错误信息则进行优化；优化结束后查看结果文件，在HyperView中打开优化结果文件检查单元厚度。

2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强热固性复合材料座椅骨架优化方法，其特征在于：

所述尺寸优化包括以下步骤：

删除拓扑优化阶段设计变量，重新设置控制卡片，将输出关键字类型设置为顺序优化阶段能够识别的关键字类型，编辑层合板参数，将层合板形式设置为“总数”形式；

定义尺寸变量，修改每层厚度上限，各个均需要更新，将不能修改规整的规整为相近整数；

设置应力响应，对所有的铺层设置复合材料应力上下限值，将应力响应作为约束条件，优化目标仍然是柔度值最小；

最后进行模型检查，如果没有错误信息则进行优化；

优化结束后查看结果文件，查看铺层厚度和数目。

3.根据权利要求2所述的一种连续纤维增强热固性复合材料座椅骨架优化方法，其特征在于：

所述顺序优化包括以下步骤：

首先进行卡片设置，将输出关键字类型设置为输出材料属性；其次对铺层顺序变量设置制造约束；最后，进行铺层顺序优化；

检查输出的结果文件，在浏览器中查看各个迭代步的铺层顺序。

4.根据权利要求3所述的一种连续纤维增强热固性复合材料座椅骨架优化方法，其特征在于：

步骤三中所述座椅骨架动态工况下验证计算是指：

根据铺层优化结果对铺层进行圆整分区，对优化后座椅骨架进行行李块抗冲击台车实验的模拟仿真，并通过Ls-dyna仿真后处理软件进行计算，查看座椅骨架是否满足法规要求。