基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法

本发明涉及复合材料，特别涉及一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法。

背景技术：

1、在利用软膜结构生成复合材料时，软模和复合材料网格结构之间会产生挤压-剪切作用，两种作用共同影响复合材料网格结构的筋条截面形状。

2、现有技术中，在利用有限元模型计算复合材料网格结构的筋条截面形状时，通常只考虑软膜和复合材料之间的挤压作用，或者只考虑挤压作用和摩擦力的影响，收敛性差，且不能全面考虑挤压-剪切作用，不能准确模拟复合材料网格结构的筋条截面形状。

3、因此，目前亟待需要一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法，收敛性好，可以准确计算复合材料筋条的截面尺寸。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法，包括：

3、基于预先构建的软膜-复合材料有限元模型，计算在正应力作用下，复合材料网格结构筋条的初始截面形状；所述正应力为利用软膜生成所述复合材料网格结构时，所述软膜与所述复合材料网格结构之间的垂直挤压力；

4、预先确定利用所述软膜生成所述复合材料网格结构时，所述软膜和所述复合材料网格结构之间的剪切层；

5、将所述剪切层施加在所述复合材料网格结构筋条的初始截面上，得到挤压-剪切作用耦合分析模型；

6、对所述挤压-剪切作用耦合分析模型进行求解，得到所述复合材料网格结构筋条的最终截面形状。

7、第二方面，本发明实施例还提供了一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析装置，包括：

8、计算单元，用于基于预先构建的软膜-复合材料有限元模型，计算在正应力作用下，复合材料网格结构筋条的初始截面形状；所述正应力为利用软膜生成所述复合材料网格结构时，所述软膜与所述复合材料网格结构之间的垂直挤压力；

9、剪切层确定单元，用于预先确定利用所述软膜生成所述复合材料网格结构时，所述软膜和所述复合材料网格结构之间的剪切层；

10、耦合分析单元，用于将所述剪切层施加在所述复合材料网格结构筋条的初始截面上，得到挤压-剪切作用耦合分析模型；

11、求解单元，用于对所述挤压-剪切作用耦合分析模型进行求解，得到所述复合材料网格结构筋条的最终截面形状。

12、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，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。

13、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。

14、本发明实施例提供了一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法。首先构建软膜-复合材料有限元模型，在软模与复合材料网格结构的接触分析中，仅考虑正应力的影响，忽略剪切力的影响，可以提高分析效率。接触分析结束后，将预先确定的剪切层施加在复合材料网格结构筋条的初始截面上，即将包含摩擦力和粘性力等多种相互作用的作用力以剪切层的形式施加在复合材料上，得到挤压-剪切作用耦合分析模型。最后对该耦合分析模型进行求解，可以获得复合材料筋条的正确截面尺寸。由此可见，本申请可以提高接触算法的收敛性，降低计算时长，并准确计算复合材料筋条的截面尺寸。

技术特征：

1.一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法，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，所述剪切层包括不同位置处所述软膜与所述复合材料网格结构之间的摩擦力和粘性力。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软膜-复合材料有限元模型是基于软膜材料本构模型、等效材料和复合材料本构模型构建的；其中，所述等效材料用于模拟利用所述软膜生成所述复合材料网格结构时所需的工艺间隙。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述软膜材料本构模型为：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述复合材料本构模型为：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述等效材料的参数包括材料厚度、弹性模量和热膨胀系数；

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于该等效材料不同时刻的应变更新等效材料的弹性模量和热膨胀系数，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述等效材料的初始厚度大于所述工艺间隙。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述初始弹性模量小于所述软膜的弹性模量；和/或，初始热膨胀系数为零。

10.一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析装置，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技术领域，特别涉及一种基于软膜成型的复合材料网格结构筋条截面形状分析方法。方法包括：基于预先构建的软膜‑复合材料有限元模型，计算在正应力作用下，复合材料网格结构筋条的初始截面形状；正应力为利用软膜生成复合材料网格结构时，软膜与复合材料网格结构之间的垂直挤压力；预先确定利用软膜生成复合材料网格结构时，软膜和复合材料网格结构之间的剪切层；将剪切层施加在复合材料网格结构筋条的初始截面上，得到挤压‑剪切作用耦合分析模型；对挤压‑剪切作用耦合分析模型进行求解，得到复合材料网格结构筋条的最终截面形状。本申请，收敛性好，可以准确计算复合材料筋条的截面尺寸。

技术研发人员：叶金蕊,刘振东,刘凯
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