[發(fā)明專利]連續(xù)纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711043332.8
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107679343B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 張君媛;李仲玉;張秋實;姜哲;王丹琦;郭強;紀夢雪;舒暢;陸炳全
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/04;G06F113/26
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 齊安全

1.一種連續(xù)纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：座椅骨架有限元分析計算；

步驟二：座椅骨架靜態(tài)工況鋪層優(yōu)化；

步驟三：座椅骨架動態(tài)工況下驗證計算；

步驟一中所述的座椅骨架有限元分析計算包括以下具體步驟：

(1)結(jié)構(gòu)簡化：根據(jù)已有座椅骨架結(jié)構(gòu)的幾何尺寸及重要組成結(jié)構(gòu)，忽略初始結(jié)構(gòu)的一些細節(jié)對模型進行簡化；

(2)網(wǎng)格劃分：使用自動網(wǎng)格劃分功能實現(xiàn)基于幾何表面的二維網(wǎng)格劃分，通過交互方式控制網(wǎng)格劃分的參數(shù)，得到質(zhì)量較高的網(wǎng)格；然后進行質(zhì)量檢查，檢查內(nèi)容有翹曲度、縱橫比、單元長度、單元最大最小內(nèi)角及雅克比；

(3)材料及屬性的定義：座椅骨架背板采用8號各向異性材料模型創(chuàng)建鋪層形成層合板結(jié)構(gòu)，座椅骨架其它非設計區(qū)域部分都采用1號彈塑性各向同性材料；屬性定義包括兩種：一種是針對設計區(qū)域設置的殼單元材料屬性，另一種針對非設計區(qū)域設置的實體單元材料屬性；

(4)加載的設置：提取臨界滿足法規(guī)要求的座椅骨架模型的抗沖擊性仿真中的接觸反力，將其加載在與行李塊相接觸的座椅骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型處，并按照加載點的個數(shù)，將接觸力進行平均分配加載；

(5)計算設置和輸出：基于已定義好的座椅骨架結(jié)構(gòu)進行分析計算，利用HyperView后處理軟件查看厚度云圖計算結(jié)果；

步驟二中所述的座椅骨架靜態(tài)工況鋪層優(yōu)化包括以下具體步驟：

(1)拓撲優(yōu)化；

(2)尺寸優(yōu)化；

(3)順序優(yōu)化；

所述拓撲優(yōu)化包括以下步驟：

第一步：定義設計變量：對于拓撲優(yōu)化首先創(chuàng)建變量，設置制造約束例；制造約束為：層合板的最小厚度、最大厚度和±45°平衡鋪層；

第二步：定義柔度和質(zhì)量分數(shù)兩個響應，分別作為優(yōu)化響應和約束響應；

第三步：創(chuàng)建約束，將質(zhì)量分數(shù)相應作為約束，設置約束上限值，將柔度最小定義為優(yōu)化目標；

第四步：調(diào)整優(yōu)化控制參數(shù)；

第五步：定義控制卡片，在此處需要在控制卡片部分定義輸出卡片關鍵字為尺寸優(yōu)化階段能夠識別的關鍵字類型，然后保存或輸出文件；

第六步：進行模型檢查，如果沒有錯誤信息則進行優(yōu)化；優(yōu)化結(jié)束后查看結(jié)果文件，在HyperView中打開優(yōu)化結(jié)果文件檢查單元厚度。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種連續(xù)纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優(yōu)化方法，其特征在于：

所述尺寸優(yōu)化包括以下步驟：

刪除拓撲優(yōu)化階段設計變量，重新設置控制卡片，將輸出關鍵字類型設置為順序優(yōu)化階段能夠識別的關鍵字類型，編輯層合板參數(shù)，將層合板形式設置為“總數(shù)”形式；

定義尺寸變量，修改每層厚度上限，各個均需要更新，將不能修改規(guī)整的規(guī)整為相近整數(shù)；

設置應力響應，對所有的鋪層設置復合材料應力上下限值，將應力響應作為約束條件，優(yōu)化目標仍然是柔度值最小；

最后進行模型檢查，如果沒有錯誤信息則進行優(yōu)化；

優(yōu)化結(jié)束后查看結(jié)果文件，查看鋪層厚度和數(shù)目。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種連續(xù)纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優(yōu)化方法，其特征在于：

所述順序優(yōu)化包括以下步驟：

首先進行卡片設置，將輸出關鍵字類型設置為輸出材料屬性；其次對鋪層順序變量設置制造約束；最后，進行鋪層順序優(yōu)化；

檢查輸出的結(jié)果文件，在瀏覽器中查看各個迭代步的鋪層順序。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種連續(xù)纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優(yōu)化方法，其特征在于：

步驟三中所述座椅骨架動態(tài)工況下驗證計算是指：

根據(jù)鋪層優(yōu)化結(jié)果對鋪層進行圓整分區(qū)，對優(yōu)化后座椅骨架進行行李塊抗沖擊臺車實驗的模擬仿真，并通過Ls-dyna仿真后處理軟件進行計算，查看座椅骨架是否滿足法規(guī)要求。