[发明专利]碳纤维增强复合材料薄板的模压成型工艺优化方法

说明书

本公开提供一种碳纤维增强复合材料薄板的模压成型工艺优化方法，包括：操作S100：建立碳纤维增强复合材料薄板件模压成型的本构模型；操作S200：根据所述本构模型进行有限元分析，得到分析结果；操作S300：通过所述分析结果，优化所述模压成型的工艺参数。实现了能够不依靠经验及实验进行成型工艺参数的设定；降低了其有限元模拟仿真的计算量，与实际工况更加吻合，计算精度更高，缩短了计算周期；实现了碳纤维增强复合材料薄板件工艺参数快速优化。

技术领域

本公开涉及碳纤维增强复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维增强复合材料薄板件的模压成型工艺优化方法。

背景技术

碳纤维增强复合材料以其高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀、破损安全性好、性能可设计性强等不可替代的优势，已成为21世纪产品轻量化的主流材料，市场前景广阔。碳纤维增强复合材料模压成型以低成本、高效率、产品重复性好等优点，其在产品零部件工业化批量生产中尤其是大批量生产中，具有很强的竞争优势，而薄板件更是作为覆盖件、加固件得到广泛应用。

虽然模压成型工艺相比于其他成型工艺具有突出的优势，但在模压成型过程中，模压成型工艺也存在着一定的弊端，如：应用此工艺制造出的产品极易出现表面质量差、层间剥离、焦化、翘曲变形、褶皱、气泡等现象，进而严重影响产品的质量；产品在模压成型过程中，受多参数耦合扰动的影响，其质量很难预测及控制；在新产品开发过程中，模压成型的工艺参数主要依赖经验和现场试验，导致产品开发周期长、成本高；此外，在模压成型过程中，应用现有技术构建的模拟仿真本构模型极其复杂，且模拟仿真的计算周期较长，不适于工业化应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种碳纤维增强复合材料薄板件模压成型工艺优化方法，以缓解现有技术中模压成型过程模拟仿真的本构模型复杂等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种碳纤维增强复合材料薄板的模压成型工艺优化方法，包括：

操作S100：建立碳纤维增强复合材料薄板件模压成型的本构模型；

操作S200：根据所述本构模型进行有限元分析，得到分析结果；

操作S300：通过所述分析结果，优化所述模压成型的工艺参数。

在本公开实施例中，所述碳纤维增强复合材料薄板包括基体，所述操作S100包括：

操作S110：将所述碳纤维增强复合材料薄板等效为热流变复杂材料，添加与温度相关的垂直移动系数；

操作S120：忽略所述碳纤维增强复合材料薄板模压成型过程中，基体固化反应所释放的热量在厚度方向上的热传递；

操作S130：忽略基体受热后的流动过程垂直于所述碳纤维增强复合材料薄板板面方向的浸渍和渗透；

操作S140：采用表示材料的本构模型及增强方程，材料的应力张量和有效应变张量在系统中采用圆柱坐标系表示；

操作S150：将三维广义模型转换为等效为二维广义模型。

在本公开实施例中，所述基体包括：

树脂，填充于所述碳纤维增强复合材料薄板的各纤维之间；

其中，垂直于所述碳纤维增强复合材料薄板板面方向，与所述板面内两方向构成笛卡尔坐标系，所述板面内两方向分别为x方向及y方向，垂直于所述板面的方向为z方向。

在本公开实施例中，所述操作S120包括：

所述碳纤维增强复合材料薄板，忽略其在厚度方向上的热传递，采用傅里叶热传导方程，表述为：