复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法

本发明实施例涉及复合材料结构成型，特别涉及一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法。

背景技术：

1、大尺寸复合材料网格结构由于其轻质、力学性能优良等特性，在航空航天领域广泛用作承力结构，一般采用阳模缠绕热压罐固化技术制备。国内外学者对复合材料网格结构承载能力分析和网格节点优化等方面都分别进行了深入的研究，然而其工艺引起的固化变形仍是不容忽视的。

2、现有技术中，大多直接利用不同工艺参数制备复合材料网格结构的试样，通过直接测量试样，来确定不同工艺参数下的固化变形，再通过人为根据经验进行工艺参数的优化。然而，复合材料网格结构含有大量网格节点，制备试样和测量固化变形十分费时费力，不仅成本高，而且精度也较低。

3、因此，亟需一种新的复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法。

技术实现思路

1、为了解决现有的复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法比较费时费力，不仅成本高，而且精度也较低的问题，本发明实施例提供了一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法，方法包括：

3、获取利用仿真模型建立的与固化变形相关的敏感参数数据库；其中，所述敏感参数数据库的每一条数据样本至少含有网格节点铺层阶差的敏感工艺参数、筋条宽度的敏感工艺参数和网格结构固化变形圆度的敏感工艺参数；

4、利用所述敏感参数数据库对预先构建的神经网络进行训练，得到预报模型；

5、基于所述预报模型和粒子群优化算法，对所述铺层阶差、所述筋条宽度和所述固化变形圆度的敏感工艺参数进行优化。

6、第二方面，本发明实施例还提供了一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化装置，装置包括：

7、获取单元，用于获取利用仿真模型建立的与固化变形相关的敏感参数数据库；其中，所述敏感参数数据库的每一条数据样本至少含有网格节点铺层阶差的敏感工艺参数、筋条宽度的敏感工艺参数和网格结构固化变形圆度的敏感工艺参数；

8、训练单元，用于利用所述敏感参数数据库对预先构建的神经网络进行训练，得到预报模型；

9、优化单元，用于基于所述预报模型和粒子群优化算法，对所述铺层阶差、所述筋条宽度和所述固化变形圆度的工艺参数进行优化。

10、第三方面，本发明实施例还提供了一种计算设备，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，实现本说明书任一实施例所述的方法。

11、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，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

12、本发明实施例提供了一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法，由于复合材料网格结构的工艺流程比较复杂，通过对网格节点铺层阶差、筋条宽度和网格结构固化变形圆度依次进行仿真，来建立与复合材料网格结构的固化变形相关的敏感参数数据库；通过利用敏感参数数据库训练神经网络，构建固化变形的预报模型，以利用预报模型实现对复合材料网格结构的固化变形的高效率预报。另外，结合粒子群优化算法，可以实现对铺层阶差、筋条宽度和固化变形圆度的敏感工艺参数的高精度快速优化。

技术特征：

1.一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述敏感参数数据库是通过如下方式构建的：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铺层阶差的敏感工艺参数包括模具的圆角半径和节点压实模拟中的铺缠张力；所述筋条宽度分为螺旋筋外壁宽度、螺旋筋内壁宽度、环向筋外壁宽度和环向筋内壁宽度；所述筋条宽度的敏感工艺参数包括模具中螺旋筋凹槽宽度和环向筋凹槽宽度；所述固化变形圆度的敏感工艺参数包括升温速率、树脂沉降、固化温度、生成网格结构时的铺缠张力和模具补偿。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，网格节点模型是通过如下方式构建的：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述数字单元纤维束的尺寸，构建所述复合材料的树脂基体模型，包括：

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，模具是通过如下方式进行有限元建模的：

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对建模得到的网格节点模型进行节点压实模拟，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述神经网络包括第一感知机网络、第二感知机网络和第三感知机网络；

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述预报模型和粒子群优化算法，对所述铺层阶差、所述筋条宽度和所述固化变形圆度的敏感工艺参数进行优化，包括：

10.一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化装置，其特征在于，包括：

11.一种计算设备，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1-9中任一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，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1-9中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及复合材料结构成型技术领域，特别涉及一种复合材料网格结构的固化变形预报及优化方法。方法包括：获取利用仿真模型建立的与固化变形相关的敏感参数数据库；其中，敏感参数数据库的每一条数据样本至少含有网格节点铺层阶差的敏感工艺参数、筋条宽度的敏感工艺参数和网格结构固化变形圆度的敏感工艺参数；利用敏感参数数据库对预先构建的神经网络进行训练，得到预报模型；以利用预报模型实现对复合材料网格结构的固化变形的高效率预报。另外，基于预报模型和粒子群优化算法，可以实现对铺层阶差、筋条宽度和固化变形圆度的敏感工艺参数的高精度快速优化。

技术研发人员：叶金蕊,刘凯,张志俊
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