[发明专利]一种复合材料铺层的网格密度优化仿真分析方法

说明书

本发明涉及一种复合材料铺层的网格密度优化仿真分析方法，包括：步骤(1)：获取需要进行铺层仿真分析的几何模型；步骤(2)：根据所述几何模型生成层合板所需的模型面；步骤(3)：根据所述层合板的模型面来设置铺层仿真分析的起始点，并设置铺层的纤维方向；步骤(4)：设置铺层的性质参数；步骤(5)：根据所述起始点和铺层的纤维方向，通过曲率自适应方法生成铺层网格密度并剪切铺层，再次通过所述曲率自适应方法对生成的铺层网格密度进行优化，得到最优铺层网格密度。本发明能够根据曲率自适应方法得到最优的网格密度和铺层结果。

技术领域

本发明涉及复合材料铺层制造工艺设计和仿真分析技术领域，特别是涉及一种复合材料铺层的网格密度优化仿真分析方法。

背景技术

复合材料制件最基本的单元是铺层，铺层是复合材料制件中的一层单向带或织物形成的复合材料单向层。由两层或多层同种或不同种材料铺层层合压制而成的复合材料板材称为层合板。复合材料层压结构件的基本单元正是这种按各种不同铺层设计要素组成的层合板。铺层是层合板的基本结构单元，铺层中增强纤维的方向或织物径向纤维方向为材料的主方向(即纵向)；垂直于增强纤维方向或织物的纬向纤维方向为材料的另一个主方向(即横向)。

复合材料的铺层仿真分析主要是根据铺层的层合板基本形状、铺层原点、铺层方向、铺层材料以及铺层限制等设置模拟出真实铺层分析中的结果并根据计算出的结果进行优化。在该过程中，复合材料制件铺层表面的形状往往会限制铺层的网格密度，故该过程需要不断调整网格大小进而得到一个最优结果。但在软件上进行仿真计算，根据得到的结果来反复地调整网格密度是一个很耗费人力、物力、财力的事情。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合材料铺层的网格密度优化仿真分析方法，能够根据曲率自适应方法得到最优的网格密度和铺层结果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种复合材料铺层的网格密度优化仿真分析方法，包括：

步骤(1)：获取需要进行铺层仿真分析的几何模型；

步骤(2)：根据所述几何模型生成层合板所需的模型面；

步骤(3)：根据所述层合板的模型面来设置铺层仿真分析的起始点，并设置铺层的纤维方向；

步骤(4)：设置铺层的性质参数；

步骤(5)：根据所述起始点和铺层的纤维方向，通过曲率自适应方法生成铺层网格密度并剪切铺层，再次通过所述曲率自适应方法对生成的铺层网格密度进行优化，得到最优铺层网格密度。

所述步骤(3)中的根据所述层合板的模型面来设置铺层仿真分析的起始点P，并设置铺层的纤维方向，具体为：选取所述层合板上一点作为起始点P，根据所述起始点P生成坐标系；其中，所述坐标系包括x轴和y轴，根据所述坐标系中x轴的方向来确定铺层的纤维方向。

所述步骤(5)中的根据所述起始点和铺层的纤维方向，通过曲率自适应方法生成铺层网格密度，具体为：根据所述层合板模型面上的起始点P和铺层的纤维方向，分别生成与所述坐标系中x轴和y轴相对应的测地线L₁和测地线L₂，通过预设网格大小确定测地线L₁上点(i,j-1)和测地线L₂上点(i-1,j)的位置，根据点(i,j-1)和点(i-1,j)的位置得到当前交汇点(i,j)的位置；基于当前交汇点(i,j)，采用基于运动学的方法得到下一个交汇点，不断循环直到所有交汇点形成的网格铺满层合板的模型面。