本發(fā)明涉及復合材料結構成型，尤其涉及一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在復合材料構件成型過程中，由于受到纖維-樹脂熱膨脹系數(shù)不匹配、樹脂固化收縮、復材-模具界面摩擦作用等多種因素影響，成型后復合材料構件的外形尺寸和設計尺寸存在一定的偏差，稱為固化變形。固化變形會造成后續(xù)強制裝配帶來的較大裝配應力，甚至造成零件報廢。

2、在實際的復合材料構件制造過程中，通過模具補償方式來修正構件變形的應用最為普遍，但是模具補償基本是通過反復的實驗和試湊的方法進行，生產(chǎn)成本高且效率低。隨著計算機技術的飛速發(fā)展以及生產(chǎn)經(jīng)驗和實驗結果的積累，通過建立數(shù)值模型對成型過程中構件的變形情況進行預測，并根據(jù)變形情況對模具型面進行補償，是進行復合材料精確成型、降低生產(chǎn)成本的有效途徑。

3、因此，提出一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法及系統(tǒng)，來解決現(xiàn)有技術存在的困難，是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法及系統(tǒng)，通過有限元仿真計算和節(jié)點位移反向補償原理相結合，針對復合材料曲面類構件成型過程中的固化變形，在模具設計階段對模具型面進行補償，縮短模具型面的設計周期，降低成型成本，有效補償復合材料曲面類構件的固化變形。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，包括以下步驟：

4、s1、獲取復合材料曲面類構件的三維模型及基本信息；

5、s2、對復合材料曲面類構件的三維模型進行固化變形仿真，得到仿真計算結果；

6、s3、分別對復合材料曲面類構件固化前的實際型面與固化后的實際型面進行控制節(jié)點提取，得到節(jié)點的坐標值；

7、s4、獲取復合材料曲面類構件固化后的實際型面控制節(jié)點與復合材料曲面類構件理論設計型面的坐標偏差值；

8、s5、采用節(jié)點位移反向補償，得到補償后的模具型面；

9、s6、計算補償后復合材料曲面類構件的固化變形。

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

11、上述的方法，可選地，s2中具體內容包括：對復合材料曲面類構件采用順序耦合的方法，在abaqus中調用相關子程序進行有限元計算，得到復合材料曲面類構件的固化變形計算結果。

12、上述的方法，可選地，s5中具體內容包括：在第i個迭代步中，提取復合材料曲面類構件理論設計型面ud，以固化前復合材料曲面類構件實際型面為初始模具型面

13、提取固化前復合材料曲面類構件實際型面控制節(jié)點固化前復合材料曲面類構件實際型面控制節(jié)點即為初始模具型面控制節(jié)點且有

14、

15、仿真計算獲取固化后復合材料曲面類構件實際型面控制節(jié)點并計算與復合材料曲面類構件理論設計型面ud的坐標偏差值δi，即

16、對初始模具型面控制節(jié)點進行補償分析，在復合材料曲面類構件的回彈變形為小變形的情況下，求解補償后模具型面控制節(jié)點表達式為：

17、

18、根據(jù)補償后模具型面控制節(jié)點通過曲面擬合獲得補償模具型面

19、上述的方法，可選地，還包括s7判斷補償模具型面是否滿足要求，具體包括以下內容：

20、根據(jù)補償模具型面，進行復合材料曲面類構件固化變形仿真，得到補償后的仿真計算結果，并與理論設計型面進行比對，判斷是否滿足精度要求：

21、若判斷結果為是，則確定補償模具型面為最終模具型面；

22、若判斷結果為否，則利用補償模具型面更新初始模具型面，并返回s3。

23、一種復合材料曲面類構件成型模具補償系統(tǒng)，執(zhí)行上述任一項所述的一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，包括：依次連接的數(shù)據(jù)獲取模塊、模型構建模塊、節(jié)點獲取模塊、處理模塊、補償模塊和變形計算模塊

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

25、模型構建模塊，用于對復合材料曲面類構件的三維模型進行固化變形仿真，得到仿真計算結果；

26、節(jié)點獲取模塊，用于分別對復合材料曲面類構件固化前的實際型面與固化后的實際型面進行控制節(jié)點提取，得到節(jié)點的坐標值；

27、處理模塊，用于獲取復合材料曲面類構件固化后的實際型面控制節(jié)點與復合材料曲面類構件理論設計型面的坐標偏差值；

28、補償模塊，用于采用節(jié)點位移反向補償，得到補償后的模具型面；

29、變形計算模塊，計算補償后復合材料曲面類構件的固化變形。

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算模塊的輸出端連接，判斷模塊的第一輸出端與節(jié)點獲取模塊連接；

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

32、經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明為一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法及系統(tǒng)，具有以下有益效果：本發(fā)明通過數(shù)值模擬和節(jié)點位移補償結合，縮短了模具型面的設計周期，降低了成型成本，能夠有效補償復合材料曲面類構件的固化變形，具有廣泛的應用前景和重要的工業(yè)價值。

技術特征：

1.一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，其特征在于，

3.根據(jù)權利要求1所述的一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，其特征在于，

4.根據(jù)權利要求1所述的一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，其特征在于，

5.根據(jù)權利要求1所述的一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，其特征在于，

6.一種復合材料曲面類構件成型模具補償系統(tǒng)，其特征在于，執(zhí)行權利要求1-5任一項所述的一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法，包括：依次連接的數(shù)據(jù)獲取模塊、模型構建模塊、節(jié)點獲取模塊、處理模塊、補償模塊和變形計算模塊；

7.根據(jù)權利要求6所述的一種復合材料曲面類構件成型模具補償系統(tǒng)，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明公開了一種復合材料曲面類構件成型模具補償方法及系統(tǒng)，涉及復合材料結構成型技術領域。包括：獲取復合材料曲面類構件的三維模型及基本信息；對復合材料曲面類構件的三維模型進行固化變形仿真，得到仿真計算結果；分別對復合材料曲面類構件固化前的實際型面與固化后的實際型面進行控制節(jié)點提取，得到節(jié)點的坐標值；獲取復合材料曲面類構件固化后的實際型面控制節(jié)點與復合材料曲面類構件理論設計型面的坐標偏差值；采用節(jié)點位移反向補償，得到補償后的模具型面；計算補償后復合材料曲面類構件的固化變形。本發(fā)明通過數(shù)值模擬和節(jié)點位移補償結合，縮短了模具型面的設計周期，降低了成型成本，能夠有效補償復合材料曲面類構件的固化變形。

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