考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测方法

本发明涉及复合材料，特别涉及一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测方法。

背景技术：

1、基于高模量碳纤维复合材料制造的大尺寸轻质镂空网格结构主要用于卫星承力部件，其具有构型拓扑优化性好、设计参数灵活的特点。与传统的铝制网格结构相比，碳纤维复合材料镂空网格结构至少可以减重20%以上，同时制造时间成本也会大幅降低。碳纤维复合材料镂空网格结构的研制水平是航天高端装备制造能力的集中体现，对航天发展具有重大意义。

2、当前，为了控制碳纤维复合材料构件固化变形，一般利用有限元仿真方法模拟规定纤维铺层和工艺下，计算出固化变形，然后通过调整铺层工艺或施加模具补偿，模拟不同方案，得出最小变形的方法。对于大尺寸镂空网格结构，在变形仿真时，整体温度场均按照固化温度曲线施加均匀性温度分布，与实际热压罐内温度存在差异，且未考虑筋条变形导致的网格结构整体变形。

3、因此，目前亟待需要建立一种考虑整体非均匀温度分布，同时将软模对碳纤维网格结构变形作用施加其中的仿真方法。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测方法，能够精确预测网格结构构件的固化变形。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测方法，基于abaqus软件，包括：

3、获取待预测的网格结构构件的输入参数；其中，预浸料固化成型后形成网格结构构件，所述输入参数包括热压罐非均匀性温度场、筋条截面变形结果、预浸料的密度、预浸料的热传导系数、预浸料的比热容、硅胶软模的热膨胀系数、纤维体积分数、预浸料的铺缠张力和外界施加的压力；

4、将所述输入参数输入到预先构建的固化变形预测模型中，得到待预测的网格结构构件的固化变形的预测结果；其中，所述固化变形预测模型包括热模型、固化动力学模型、树脂黏度模型和粘弹性本构模型，硅胶软模为网格结构构件的固化成型模具。

5、第二方面，本发明实施例还提供了一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测装置，基于abaqus软件，包括：

6、获取模块，用于获取待预测的网格结构构件的输入参数；其中，预浸料固化成型后形成网格结构构件，所述输入参数包括热压罐非均匀性温度场、筋条截面变形结果、预浸料的密度、预浸料的热传导系数、预浸料的比热容、硅胶软模的热膨胀系数、纤维体积分数、预浸料的铺缠张力和外界施加的压力；

7、预测模块，用于将所述输入参数输入到预先构建的固化变形预测模型中，得到待预测的网格结构构件的固化变形的预测结果；其中，所述固化变形预测模型包括热模型、固化动力学模型、树脂黏度模型和粘弹性本构模型，硅胶软模为网格结构构件的固化成型模具。

8、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本发明任一实施例的方法。

9、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本发明任一实施例的方法。

10、本发明实施例提供了一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测方法、装置、电子设备及存储介质，通过将热压罐非均匀性温度场和筋条截面变形结果考虑到固化变形的因素中，这充分考虑了网格结构构件在固化过程中热压罐非均匀性温度场和筋条截面变形的影响，从而可以精确预测网格结构构件的固化变形。

技术特征：

1.一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测方法，其特征在于，基于abaqus软件，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热压罐非均匀性温度场是通过如下方式得到的：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述筋条截面变形结果是通过如下方式得到的：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述硅胶超弹性本构模型为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热模型为：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固化动力学模型为：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述树脂黏度模型为：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述粘弹性本构模型为：

9.一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测装置，其特征在于，基于abaqus软件，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-8中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种考虑温度场和筋条变形的网格结构固化变形预测方法。该方法通过将热压罐非均匀性温度场和筋条截面变形结果考虑到固化变形的因素中，这充分考虑了网格结构构件在固化过程中热压罐非均匀性温度场和筋条截面变形的影响，从而可以精确预测网格结构构件的固化变形。

技术研发人员：叶金蕊,刘凯,张保柱,刘振东
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21