[发明专利]一种热压罐成型框架式模具的整体拓扑优化设计方法

权利要求书

1.一种热压罐成型框架式模具的整体拓扑优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、创建框架式模具的三维几何实体模型；

S2、创建三维几何实体模型的有限元模型，并创建有限元模型的拓扑优化设计模型；

S3、根据拓扑优化设计模型对框架式模具的三维几何实体模型进行重构；

S4、对重构的三维几何实体模型和原始三维几何实体模型进行性能计算和分析对比；

所述框架式模具顶面为一型面，所述型面为曲面，所述型面底部为支撑板，所述支撑板沿所述框架式模具的长度方向和宽度方向均匀交叉分布，所述支撑板上开设矩形通风孔和半圆形均温孔，所述框架式模具底部分布有四个支脚；

S4中对重构的框架式模具和原始框架式模具进行性能计算和分析对比，包括框架式模具的质量、静刚度、在热压罐中的温度均匀性和热变形的计算：

1)分别测量原始框架式模具和优化框架式模具的体积，得到拓扑优化模具的减重情况；

2)对原始框架式模具和优化框架式模具分别进行静刚度计算：模具所受载荷简化承受自身重力，约束方式为四个支脚中的一个支脚为6自由度约束，其余三个支脚为重力方向自由度约束；

3)实现热压罐内流场温度场模拟计算：首先，采用前处理模块进行框架式模具与热压罐的耦合模型的网格划分，将模型划分为实体区域和流体区域，并且对流体域和实体域进行细节划分，然后进行热压罐成型过程模型的建立和计算，在此过程中分别进行稳态和升温阶段的计算，最后使用后处理平台进行计算结果的处理，得到升温结束时刻模具上型面的温度分布云图；

4)使用软件构建框架式模具热力耦合计算模型，对原始框架式模具和优化框架式模具分别计算热变形和热应力，边界条件设定为其中一个支脚6自由度约束，其余三支脚约束重力方向自由度，施加的载荷为框架式模具自身重力和温度载荷，得到框架式模具热变形和热应力计算结果。

2.根据权利要求1所述的热压罐成型框架式模具的整体拓扑优化设计方法，其特征在于，步骤S2中对框架式模具模型进行拓扑优化设计时，首先保持模型中所述支撑板的排布方式不变，将所述支撑板做实体化设计，将实体化后的支撑板作为拓扑优化设计域，设计所述支撑板的材料分布，然后将模型进行网格划分，将模型整体分成若干六面体网格单元，同时将型面划分为壳单元；选取所述型面的最小柔顺度作为优化目标，选取支撑板区域的材料体积分数作为约束，根据模具的工作情况对模具进行边界条件的设定，最后进行拓扑优化。

3.根据权利要求1所述的热压罐成型框架式模具的整体拓扑优化设计方法，其特征在于，所述温度载荷包括框架式模具初始状态温度载荷和框架式模具表面的温度载荷。