[发明专利]一种L型板类复合材料制件的固化成型方法

说明书

本发明公开了一种L型板类复合材料制件的固化成型方法，包括：(1)采用敏感度分析法得到各层复合材料的总敏感度；(2)采用有限元分析程序得出各层复合材料的初始铺层角度；(3)采用多级连续设计方法对总敏感度值最大的那层复合材料的铺层角度进行设计，确定那层复合材料的铺层角度；(4)将步骤(3)得到的铺层角度作为定值，继续进行其余层复合材料的铺层角度的设计；(5)按照得到的铺层角度进行每层复合材料的铺层然后进行固化成型，即得。本发明提供了一种减少复合材料制件的固化成型过程的回弹变形方法，提高成型后制件的尺寸精度，使得无论是提升结构性能还是降低能源消耗方面都能有所贡献。

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，特别涉及一种L型板类复合材料制件的固化成型方法。

背景技术

树脂基复合材料的固化回弹变形对构件的成型质量有较大的影响，随着构件的尺寸越大，相同的回弹角引起的最大位移偏差也越大。构件的回弹变形不仅会影响尺寸精度，还会引起装配应力，影响构件的使用寿命和质量，因此，复合材料固化成型方法中的回弹变形是需要解决的研究重点。目前，解决固化回弹变形的方法主要有两种，一种是改善制造工艺法，其中包括温度工艺曲线和压力工艺曲线的设计。在固化过程中，温度的变化和压力的加载对复合材料固化有较大的影响，该方法通过设计固化工艺曲线降低固化回弹变形，设计固化工艺不仅可以改善复合材料的成型质量，减小回弹变形，而且可以节约制造时间。另一种是模具补偿法，通过设计模具形状来补偿回弹变形，将固化过程的复合材料制件与模具设计方法相结合，获得最小的回弹变形。

对于复合材料固化成型工艺的设计，一般都是将设计重点集中于以制造时间最短为设计目标，在满足和温度相关的约束条件下对温度工艺曲线进行设计，以达到控制残余应力，减小回弹变形的目的。

针对固化变形的设计问题，目前大量的设计方法将关注点放在了温度和压力等工艺上，忽略了复合材料构件的铺层角度对回弹变形也具有重大影响。而有些针对铺层角度的设计仅仅是针对典型的铺层角度进行的，不具有普适性。因此本发明主要是将复合材料构件的铺层角度设计作为研究的重点，减少复合材料固化成型的回弹变形。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种减少复合材料制件的固化成型过程的回弹变形方法，提高成型后制件的尺寸精度，使得无论是提升结构性能还是降低能源消耗方面都能有所贡献。

基于上述目的，本发明提供了一种L型板类复合材料制件的固化成型方法，包括以下步骤：

(1)采用敏感度分析法得到各层复合材料的总敏感度，根据各层复合材料的总敏感度大小对各层复合材料的影响程度进行排序；

(2)采用有限元分析程序对复合材料的固化过程的有限元数值进行模拟，得出各层复合材料的初始铺层角度；

(3)采用多级连续设计方法首先对总敏感度值最大的那层复合材料的铺层角度进行设计，然后对复合材料制件进行仿真建模并对其进行回弹力学分析，当复合材料构件的回弹角最小时，即可确定总敏感度值最大的那层复合材料的铺层角度；

(4)将总敏感度值最大的那层复合材料的铺层角度作为定值，继续对总敏感度值次之的那层复合材料的铺层角度进行设计，依次类推，直至完成对每层复合材料的铺层角度的设计；

(5)按照得到的铺层角度进行每层复合材料的铺层，得到层合板，然后对层合板进行固化成型，即得。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，采用敏感度分析法得到各层复合材料的总敏感度的具体步骤为：

①构建各层复合材料及各层复合材料与各层复合材料之间相互组合的模型，该模型在满足约束条件的情况下得到该模型的总方差；

②对该模型的总方差进行归一化，得到模型各层复合材料及各层复合材料与各层复合材料之间相互作用的总敏感度。