[发明专利]一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法

权利要求书

1.一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立热塑性复合材料变刚度面板内纤维铺放变角度轨迹的数学模型，分析基于平面上自由曲线变角度轨迹的插补算法和丝束间距平移算法；

建立热塑性复合材料夹芯板的三维数学模型，并对其进行受力情况分析，得到制件各个结点的主应力大小及分布情况；

根据主应力的分布情况，建立热塑性复合材料变刚度面板表面的纤维变角度轨迹的数学模型，并构造插值曲线；

以铺放角度为约束条件，以一阶屈曲载荷最大为目标函数，利用优化算法对铺放角度进行求解；

设计热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的空间结构，并通过优化算法对其几何参数进行优化；

通过成型工艺，将热塑性复合材料变刚度面板与芯子进行共塑化成型。

2.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，所述热塑性复合材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚乳酸、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺和聚醚醚酮中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，所述热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子由嵌条嵌锁组装，通过热压工艺熔融连接而成。

4.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，通过优化算法对热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子进行几何参数优化的步骤包括：

选取热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的设计变量；

选取热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的优化目标；

采用遗传算法完成目标优化，并获取最优结构参数匹配。

5.根据权利要求4所述的一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，所述热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的设计变量包括嵌条厚度、矩形减重孔长度、矩形减重孔高度、十字头长度和嵌条数量。

6.根据权利要求4所述的一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，所述热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的优化目标包括最小体积和最小变形。

7.根据权利要求1所述的一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的优化数学模型为：

其中，L为热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的总长度，H为热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的厚度，x为热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的设计变量，x₁为热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子嵌条的厚度，x₂为矩形减重孔的长度，x₃为矩形减重孔的高度，x₄为十字头的长度，x₅为嵌条数量，f(x)为目标函数，f₁(x)为热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的一半体积，f₂(x)为热塑性复合材料变刚度夹芯结构中芯子的变形量系数。

8.根据权利要求所述的一种热塑性复合材料变刚度夹芯结构的成型方法，其特征在于，热塑性复合材料变刚度面板与芯子通过熔融方式实现共塑化成型。