[发明专利]复合材料构件热校形工艺的仿真模拟方法

摘要

本发明公开了一种复合材料构件热校形工艺的仿真模拟方法。本发明的仿真模拟方法包括：建立复合材料的L形构件模型；通过网格划分建立L形构件的有限元模型；对有限元模型施加温度载荷ΔT，并计算L形构件的固化变形；对L形构件的有限元模型施加校形载荷；对L形构件的有限元模型模拟应力松弛过程；模拟脱模过程以得到L形构件模型最终的残余应力和变形状态。本发明的复合材料构件热校形工艺的仿真模拟方法，能够预报复合材料的固化变形和其在校形载荷下的应力松弛行为，准确模拟复合材料的热校形工艺过程，尤其是碳纤维增强树脂基复合材料的热校形工艺过程。

主权项

一种复合材料构件热校形工艺的仿真模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立复合材料的L形构件模型，所述L形构件模型包括短腹板和长腹板，输入复合材料在若干方向上的力学参数和热膨胀参数；步骤二、采用有限元软件中的壳单元对所述L形构件模型进行网格划分，建立L形构件的有限元模型；步骤三、将所述L形构件的有限元模型中的短腹板的三点简支约束作为边界条件，对所述有限元模型施加温度载荷ΔT，通过如下公式计算所述L形构件的固化变形，Δθ=θmold(α1-αT)ΔT1+αTΔT]]>公式中，aI、aT分别表示复合材料的面内热膨胀系数、厚度方向热膨胀系数，ΔT表示材料成型降温过程中的温度变化，Δθ表示所述L形构件的角度的变化量，θmold表示热校形工艺中所用的成型模具的角度；步骤四、对所述L形构件的有限元模型施加校形载荷，其约束条件为所述短腹板水平横放，使所述长腹板旋转预设的一旋转角度；步骤五、对所述L形构件的有限元模型模拟应力松弛过程，所述应力松弛过程近似为面内剪切应力的应力松弛，并且在所述应力松弛过程中，保持所述校形载荷的约束条件不变；步骤六、模拟脱模过程，其中去掉所述校形载荷，恢复约束条件为三点简支约束，以得到所述L形构件模型最终的残余应力和变形状态。