[发明专利]一种复合材料固化残余应力多尺度数值模拟方法

权利要求书

1.一种复合材料固化残余应力多尺度数值模拟方法，其特征在于：具体包括如下过程：

步骤1，建立复合材料宏观多场耦合计算模型，所述宏观多场耦合计算模型包括热化学计算模型、树脂黏度计算模型和树脂流动计算模型；

步骤2，赋予宏观多场耦合计算模型初始值和模型的边界条件；

步骤3，采用有限元软件中的实体单元对步骤1中建立的模型进行网格划分，并对模型进行有限元求解；

步骤4，根据步骤3所得结果计算细观固化残余应力模型中树脂材料本构模型中的热力学参数，该热力学参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比；

步骤5，采用代表性体积单元建立包含单根纤维和树脂基体的RVE模型，将步骤4所得的热力学参数作为输入参数，进行细观固化残余应力模型的有限元计算，完成固化残余应力的多尺度模拟。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料固化残余应力多尺度数值模拟方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程如下：

通过步骤1所述的热化学计算模型计算复合材料内部温度T和固化度a；通过得到的温度T和固化度a，利用树脂黏度计算模型得到复合材料内部树脂黏度η；利用得到的温度T、固化度a和树脂黏度η，通过树脂流动模型更新复合材料内部纤维体积分数V_f，由计算得到的温度T、固化度a、纤维体积分数V_f进行模型输入参数的更新，并作为下一时刻模型的初始值，整个循环过程一直作用到复合材料固化完成，固化完成后，并提取相应的温度T、固化度a和纤维体积分数V_f。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料固化残余应力多尺度数值模拟方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程如下：

读取步骤3中计算得到的温度T、固化度a和纤维体积分数V_f，以步骤3计算得到的温度T、固化度a作为细观固化残余应力树脂材料本构模型的输入参数，计算得到树脂固化过程中的弹性模量E_m、剪切模量G_m和泊松比v_m，如式(7)、(8)和(9)所示，从而实现复合材料宏观多场耦合模型到细观残余应力模型的信息传递；

其中，和分别为树脂在对应温度为T_C1、T_C2时的弹性模量；为树脂完全固化后的泊松比，T^∞为当前树脂玻璃化转化温度T_g与树脂当前温度T的差值：

T^∞＝T_g-T (10)；

T_g＝164.6a²+51a+2.67 (11)。