[发明专利]一种碳纤维增强复合材料模压成型工艺参数优化方法

说明书

本发明涉及一种碳纤维增强复合材料模压成型工艺参数优化方法，包括以下步骤：步骤1、综合分析影响碳纤维增强复合材料模压成型的各项参数；步骤2、建立模压成型制件预浸料层合板的三维模型：步骤3、在Abaqus中运用语言编写参数化成型，完成三维模型的导入、指定单元格类型、划分网格、施加边界条件及设置前处理任务；步骤4、计算求解步骤2所建立模压成型制件预浸料层合板的三维模型；步骤5、在Abaqus中对模压成型工艺参数进行优化；步骤6、对优化后的成型工艺参数进行预测制件质量。本发明能够准确把握模压成型产品质量的变化规律，对制件质量进行预测，极大的减轻了研发设计人员的工作量，降低分析成本，提高分析效率。

技术领域

本发明属于复合材料成型技术领域，涉及模压成型工艺参数优化方法，尤其是一种碳纤维增强复合材料模压成型工艺参数优化方法。

背景技术

目前，复合材料成型工艺通常要求预浸料铺层后，在规定的温度、压力下固化成型。在成型过程中，工艺参数依照经验和多次试验来获得，此时得到的工艺参数能满足产品的基本要求，非最佳工艺参数，传统的工艺参数获取方法不仅增加试验成本，而且会导致新产品开发周期延长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、分析设计成本低且能够大幅缩短产品开发周期的碳纤维增强复合材料模压成型工艺参数优化方法。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种碳纤维增强复合材料模压成型工艺参数优化方法，包括以下步骤：

步骤1、综合分析影响碳纤维增强复合材料模压成型的各项参数，并进行参数提取；

步骤2、建立模压成型制件预浸料层合板的三维模型：

步骤3、对步骤2所建立模压成型制件预浸料层合板的三维模型进行前处理：在Abaqus中运用语言编写参数化成型，完成三维模型的导入、指定单元格类型、划分网格、施加边界条件及设置前处理任务。

步骤4、计算求解步骤2所建立模压成型制件预浸料层合板的三维模型；

步骤5、对步骤4的计算结果进行分析计算，在Abaqus中对模压成型工艺参数进行优化；

步骤6、对优化后的成型工艺参数进行预测制件质量。

而且，所述步骤1所提取的参数包括：预浸料的树脂参数及纤维含量、模压成型制件的结构及尺寸、初始模压成型工艺参数包括模压压力、模压温度、升温速度、降温速度、保温时间，并对上述参数以表格形式进行编制；

而且，所述步骤2的具体方法为：

在SolidWorks中创建基体、碳纤维参数表达式，建立模压成型结构制件结构表达式，该参数表达式步骤1中的参数一一对应，完成预浸料层合板三维模型的建立；

而且，所述步骤3的具体步骤包括：

(1)将步骤2建立的模压成型制件预浸料层合板单位模型导入到Abaqus中；

(2)分别为基体和碳纤维设定相应的杨氏模量、泊松比等材料属性，选用C3D8R网格进行网格划分；

(3)按照制件形状对预浸料三维模型进行约束；设置中心为坐标原点，下表面进行固定约束，四周表面约束xy方向自由度。

(4)施加模压压力、模压温度等载荷，完成前处理；

而且，所述步骤5的具体方法为：

求解结束后进入后处理模块，查看温度场、应力场、应变场的计算结果，判断初始成型工艺参数是否满足制件要求，在此基础上，对成型工艺参数进行优化，获得最优工艺参数。

本发明的优点和有益效果：