[发明专利]基于全局补偿量的复合材料固化变形的协同控制方法

说明书

本发明涉及一种基于全局补偿量的复合材料固化变形的协同控制方法，包括以下步骤：确定保温时间、降温时间和压力值作为待控制的工艺参数，选取k组固化工艺；建立复合材料构件的有限元分析模型和对应的模具理论模型；利用k组固化工艺，分别对复合材料构件的成型过程进行仿真，得到k组仿真构件模型和对应的固化变形量位移云图；并最终计算得到全局补偿量最小值；根据全局补偿量最小值对成型模具的成型面进行补偿；最终固化成型。本发明能够对具有大型复杂截面的复合材料构件高质量固化成型，从而实现对大型复杂截面的复合材料构件固化变形的高效控制。

技术领域

本发明涉及一种基于全局补偿量的复合材料固化变形的协同控制方法，属于热压罐成型技术领域。

背景技术

热压罐成型工艺的大型复杂截面的复合材料构件固化变形主要是由于热变形、模具膨胀系数差异及基体树脂的化学反应等多种因素所造成，因此，需要对固化变形(即固化后的回弹)进行控制。

现有的固化变形控制方法多为单一的控制方法，或者对工艺参数进行，或者对模具型面进行补偿。但是，无论是工艺参数还是模具型面补偿，仅考虑单一的几个关键截面的节点进行控制及补偿，补偿难度较大，导致复合材料构件的最终成型结果不准确，尤其是针对大型复杂截面的复合材料构件控制及补偿的局限性更大，无法实现具有大型复杂截面的复合材料构件的高质量成型。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种能够对具有大型复杂截面的复合材料构件高质量固化成型的方法，从而实现对大型复杂截面的复合材料构件固化变形的高效控制。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于全局补偿量的复合材料固化变形的协同控制方法，包括以下步骤：

步骤一、根据复合材料构件的固化工艺曲线，确定保温时间、降温时间和压力值作为待控制的工艺参数，选取k组固化工艺，其中，k＝2^x，x为整数且x≥3，所述保温时间、降温时间和压力值均位于相应的预设范围内；

步骤二、建立复合材料构件的有限元分析模型和对应的模具理论模型，所述模具理论模型的成型面与复合材料构件的表面一致；

步骤三、基于步骤一得到的k组固化工艺，分别对复合材料构件的成型过程进行仿真，得到k组固化后的复合材料构件，记作仿真构件模型，同时得到对应的固化变形量位移云图；

假设仿真构件模型的表面具有m个网格和n个节点，对于每一组仿真构件模型均进行如下操作：

1)从固化变形量位移云图中找到仿真构件模型中所有网格节点的固化变形最大值和固化变形最小值；

2)根据下式计算仿真构件模型的加权固化变形平均值：

式中，S_i是仿真构件模型的表面第i个网格的面积，h_j是仿真构件模型的网格上第j个节点沿法向投影到模具理论模型的成型面的距离；

3)根据下式计算仿真构件模型的固化变形均方根值：

式中，h_j是仿真构件模型的网格上第j个节点沿法向投影到模具理论模型的成型面的距离；

步骤四、将步骤三得到k组加权固化变形平均值、固化变形均方根值、固化变形最小值和固化变形最大值，按以下方法选取全局补偿量最小值：

S41、将k组加权固化变形平均值按照从小到大的顺序进行排列，选取前k/2+1组加权固化变形平均值，并找出相对应的固化变形均方根值；