本發(fā)明涉及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)成型，尤其涉及一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在復(fù)合材料構(gòu)件成型過(guò)程中，由于受到纖維-樹(shù)脂熱膨脹系數(shù)不匹配、樹(shù)脂固化收縮、復(fù)材-模具界面摩擦作用等多種因素影響，成型后復(fù)合材料構(gòu)件的外形尺寸和設(shè)計(jì)尺寸存在一定的偏差，稱(chēng)為固化變形。固化變形會(huì)造成后續(xù)強(qiáng)制裝配帶來(lái)的較大裝配應(yīng)力，甚至造成零件報(bào)廢。

2、在實(shí)際的復(fù)合材料構(gòu)件制造過(guò)程中，通過(guò)模具補(bǔ)償方式來(lái)修正構(gòu)件變形的應(yīng)用最為普遍，但是模具補(bǔ)償基本是通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和試湊的方法進(jìn)行，生產(chǎn)成本高且效率低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的積累，通過(guò)建立數(shù)值模型對(duì)成型過(guò)程中構(gòu)件的變形情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)變形情況對(duì)模具型面進(jìn)行補(bǔ)償，是進(jìn)行復(fù)合材料精確成型、降低生產(chǎn)成本的有效途徑。

3、因此，提出一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)存在的困難，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，通過(guò)有限元仿真計(jì)算和節(jié)點(diǎn)位移反向補(bǔ)償原理相結(jié)合，針對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型過(guò)程中的固化變形，在模具設(shè)計(jì)階段對(duì)模具型面進(jìn)行補(bǔ)償，縮短模具型面的設(shè)計(jì)周期，降低成型成本，有效補(bǔ)償復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的固化變形。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

4、s1、獲取復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的三維模型及基本信息；

5、s2、對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的三維模型進(jìn)行固化變形仿真，得到仿真計(jì)算結(jié)果；

6、s3、分別對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件固化前的實(shí)際型面與固化后的實(shí)際型面進(jìn)行控制節(jié)點(diǎn)提取，得到節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；

7、s4、獲取復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件固化后的實(shí)際型面控制節(jié)點(diǎn)與復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件理論設(shè)計(jì)型面的坐標(biāo)偏差值；

8、s5、采用節(jié)點(diǎn)位移反向補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的模具型面；

9、s6、計(jì)算補(bǔ)償后復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的固化變形。

10、上述的方法，可選地，s1中基本信息包括復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料參數(shù)、鋪層順序、模具形式和固化工藝曲線(xiàn)。

11、上述的方法，可選地，s2中具體內(nèi)容包括：對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件采用順序耦合的方法，在abaqus中調(diào)用相關(guān)子程序進(jìn)行有限元計(jì)算，得到復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的固化變形計(jì)算結(jié)果。

12、上述的方法，可選地，s5中具體內(nèi)容包括：在第i個(gè)迭代步中，提取復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件理論設(shè)計(jì)型面ud，以固化前復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件實(shí)際型面為初始模具型面

13、提取固化前復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件實(shí)際型面控制節(jié)點(diǎn)固化前復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件實(shí)際型面控制節(jié)點(diǎn)即為初始模具型面控制節(jié)點(diǎn)且有

14、

15、仿真計(jì)算獲取固化后復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件實(shí)際型面控制節(jié)點(diǎn)并計(jì)算與復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件理論設(shè)計(jì)型面ud的坐標(biāo)偏差值δi，即

16、對(duì)初始模具型面控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償分析，在復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的回彈變形為小變形的情況下，求解補(bǔ)償后模具型面控制節(jié)點(diǎn)表達(dá)式為：

17、

18、根據(jù)補(bǔ)償后模具型面控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)曲面擬合獲得補(bǔ)償模具型面

19、上述的方法，可選地，還包括s7判斷補(bǔ)償模具型面是否滿(mǎn)足要求，具體包括以下內(nèi)容：

20、根據(jù)補(bǔ)償模具型面，進(jìn)行復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件固化變形仿真，得到補(bǔ)償后的仿真計(jì)算結(jié)果，并與理論設(shè)計(jì)型面進(jìn)行比對(duì)，判斷是否滿(mǎn)足精度要求：

21、若判斷結(jié)果為是，則確定補(bǔ)償模具型面為最終模具型面；

22、若判斷結(jié)果為否，則利用補(bǔ)償模具型面更新初始模具型面，并返回s3。

23、一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償系統(tǒng)，執(zhí)行上述任一項(xiàng)所述的一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，包括：依次連接的數(shù)據(jù)獲取模塊、模型構(gòu)建模塊、節(jié)點(diǎn)獲取模塊、處理模塊、補(bǔ)償模塊和變形計(jì)算模塊

24、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的三維模型及基本信息；

25、模型構(gòu)建模塊，用于對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的三維模型進(jìn)行固化變形仿真，得到仿真計(jì)算結(jié)果；

26、節(jié)點(diǎn)獲取模塊，用于分別對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件固化前的實(shí)際型面與固化后的實(shí)際型面進(jìn)行控制節(jié)點(diǎn)提取，得到節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；

27、處理模塊，用于獲取復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件固化后的實(shí)際型面控制節(jié)點(diǎn)與復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件理論設(shè)計(jì)型面的坐標(biāo)偏差值；

28、補(bǔ)償模塊，用于采用節(jié)點(diǎn)位移反向補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的模具型面；

29、變形計(jì)算模塊，計(jì)算補(bǔ)償后復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的固化變形。

30、上述的系統(tǒng)，可選地，還包括判斷模塊，判斷模塊的輸入端與變形計(jì)算模塊的輸出端連接，判斷模塊的第一輸出端與節(jié)點(diǎn)獲取模塊連接；

31、判斷模塊，用于判斷補(bǔ)償模具型面是否滿(mǎn)足要求，若判斷結(jié)果為是，則確定補(bǔ)償模具型面為最終模具型面，通過(guò)判斷模塊的第二輸出端輸出結(jié)果；若判斷結(jié)果為否，則利用補(bǔ)償模具型面更新初始模具型面，并通過(guò)判斷模塊的第一輸出端返回節(jié)點(diǎn)獲取模塊。

32、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明通過(guò)數(shù)值模擬和節(jié)點(diǎn)位移補(bǔ)償結(jié)合，縮短了模具型面的設(shè)計(jì)周期，降低了成型成本，能夠有效補(bǔ)償復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的固化變形，具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的工業(yè)價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，其特征在于，

6.一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，執(zhí)行權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法，包括：依次連接的數(shù)據(jù)獲取模塊、模型構(gòu)建模塊、節(jié)點(diǎn)獲取模塊、處理模塊、補(bǔ)償模塊和變形計(jì)算模塊；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件成型模具補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，涉及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)成型技術(shù)領(lǐng)域。包括：獲取復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的三維模型及基本信息；對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的三維模型進(jìn)行固化變形仿真，得到仿真計(jì)算結(jié)果；分別對(duì)復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件固化前的實(shí)際型面與固化后的實(shí)際型面進(jìn)行控制節(jié)點(diǎn)提取，得到節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；獲取復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件固化后的實(shí)際型面控制節(jié)點(diǎn)與復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件理論設(shè)計(jì)型面的坐標(biāo)偏差值；采用節(jié)點(diǎn)位移反向補(bǔ)償，得到補(bǔ)償后的模具型面；計(jì)算補(bǔ)償后復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的固化變形。本發(fā)明通過(guò)數(shù)值模擬和節(jié)點(diǎn)位移補(bǔ)償結(jié)合，縮短了模具型面的設(shè)計(jì)周期，降低了成型成本，能夠有效補(bǔ)償復(fù)合材料曲面類(lèi)構(gòu)件的固化變形。

技術(shù)研發(fā)人員：許英杰,牛建文,張衛(wèi)紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21