[发明专利]一种成形制备纤维树脂复合材料构件产品的方法

摘要

本发明提供了一种成形制备纤维树脂复合材料构件产品的方法，在计算机设计模具型面的过程中，包括在有限元软件中以构件目标型面作为初始型面，根据初始型面建立三维模型，再对拥有初始型面的模具进行从构件热压固化成形温度至室温的降温模拟，再以降温后的模具型面作为后续的成形回弹补偿迭代计算的初始值，本发明基于数学最优化基本思想，在构件成形回弹补偿的迭代过程之前确定一个离最优解更接近的初始值，然后再进行迭代，从而达到减少迭代次数的目的。相比于直接以构件目标型面作为迭代计算初始值的方式，本发明可减少约50％的迭代次数，大大的提高了求解效率，节约了模具设计人员的宝贵时间，尤其是对于大型构件，这一优势更加明显。

主权项

1.一种成形制备纤维树脂复合材料构件产品的方法，其特征在于，所述方法包括先设计出成形模具，再以所述成形模具成形制备复合材料构件产品；且设计出成形模具的过程具体包括先计算机模拟以设计出模具型面，再在根据该模具型面形成实体模具后先后进行复合材料实体热压固化成形和实体修模而设计出所述成形模具，所述方法具体包括以下步骤：1)以纤维树脂复合材料构件目标型面S₀为模具原始型面B₀，二者凹凸匹配，并根据B₀设计对应的三维模具模型，在有限元分析软件中对型面为B₀的模具进行从高温冷却至室温的降温模拟，得到降温后的模具，并提取降温后的模具的型面B₁，其中，所述高温温度值等于所述纤维树脂复合材料构件对应的热压固化成形保温阶段的温度值；2)以所述降温后模具的型面B₁作为初始型面，生成三维模具，在三维模具与纤维树脂复合材料构件原材料的基础上建立热压固化成形仿真模型，在型面为B₁的模具的基础上对纤维树脂复合材料构件原材料进行第一次热压固化成形模拟，得到纤维树脂复合材料构件初始热压固化成形型面S₁，计算纤维树脂复合材料构件初始热压固化成形型面S₁各点与纤维树脂复合材料构件目标型面S₀各点的初始成形误差u₁，判断各点的初始成形误差u₁是否均小于或等于工程误差允许的范围ε，若是，则以纤维树脂复合材料构件初始热压固化成形型面S₁所对应的模具型面B₁作为最终计算机设计所要得到的模具目标型面，进入步骤5，若否，进入步骤3；3)在有限元软件中，根据S_i与S₀间的误差大小，对纤维树脂复合材料构件热压固化成形型面S_i所对应的模具型面B_i进行第i次回弹补偿得到模具型面B_i+1，作为第i+1次热压固化成形的模具型面，进入步骤4，所述i＝(1，2，3……n)；4)根据模具型面B_i+1生成三维模具模型，在三维模具模型与纤维树脂复合材料构件原材料的基础上建立热压固化成形仿真模型，在型面为B_i+1的模具的基础上对纤维树脂复合材料构件原材料进行热压固化成形模拟，得到纤维树脂复合材料构件热压固化成形型面S_i+1，计算纤维树脂复合材料构件热压固化成形型面S_i+1各点与纤维树脂复合材料构件目标型面S₀各点的成形误差u_i+1，判断各点的成形误差u_i+1是否均小于或等于工程误差允许的范围ε，若是，则以纤维树脂复合材料构件热压固化成形型面S_i+1所对应的模具型面B_i+1作为最终计算机设计所要得到的模具目标型面，进入步骤5，若否，则令i＝i+1，返回步骤3；5)用模具材料将所述计算机设计得到的模具目标型面制备成实体模具型面，对实体模具型面装设模具框架支撑，形成实体模具，将纤维树脂复合材料构件原材料置于实体模具上进行热压固化成形，得到实体纤维树脂复合材料构件，根据实体纤维树脂复合材料构件的型面与纤维树脂复合材料构件目标型面S₀之间的偏差，对实体模具进行至少一次实体修模，得到符合误差要求的实体模具，进入步骤6；6)用步骤5经实体修模后得到的实体模具对纤维树脂复合材料构件原材料进行实体热压固化成形过程，实体热压固化成形过程中的条件与参数设置成与步骤1～4中的热压固化仿真模型一致，得到实体纤维树脂复合材料构件产品。