[發明專利]一種框架式模具成型精度的預測方法

在審

• 申請號: 201910383859.8
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110334379A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 許英杰;楊昊彤;惠新育;舒曉;張衛紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王術娜

本發明屬于模具成型精度預測技術領域，具體涉及一種框架式模具成型精度的預測方法。本發明利用建模軟件構建框架式模具與熱壓罐耦合的有限元模型；結合流體參數和上述得到的有限元模型，得到框架式模具型面的溫度場分布；根據溫度場分布和模具自身重力，通過熱力耦合計算模型，得到框架式模具的熱應力和所述熱應力對應的熱變形程度；最后根據溫度場分布、熱應力和所述熱應力下的熱變形程度，判斷框架式模具的成型精度。

技術領域

本發明屬于模具成型精度預測技術領域，具體涉及一種框架式模具成型精度的預測方法。

背景技術

熱壓罐成型是大尺寸復合材料結框架式模具最常用的成型工藝，成型通常在模具中進行，而模具的溫度均勻性對于復合材料框架式模具成型質量有著決定性的影響。因此，引起了國內外研究學者的廣泛關注。

Jimmy Nils Erik Kluge等提出利用CFD(Computational Fluid Dynamics，計算流體動力學)模擬熱壓罐成型過程中某部件的溫度場分布，并通過相關試驗驗證了該方法的可行性(參見Jimmy Nils Erik Kluge,TSLG Westerberg and TNyman.Modelling heat transfer inside an autoclave:Effect of radiation,Journalof Reinforced Plastics and Composites 2016,Vol.35(14)1126–1142)。但該方法僅是針對特殊結構的模具進行的研究，研究結果有極大的局限性，難以用于框架式模具的設計研究。

FeiChen等提出了熱壓罐成型框架式模具溫度場的分析模型，并通過試驗驗證該模型計算的準確性(參見Fei Chen,Lihua Zhan,Yongqian Xu.Simulation of moldtemperature distribution in a running process autoclave,Iran Polym J(2015)24:927–934)，該方案雖然是針對熱壓罐成型框架式模具提出的分析模型，具有典型的代表性，但利用該分析模型進行模具設計時，模具的成型精度并不理想。

發明內容

本發明的目的在于提供一種框架式模具成型精度的預測方法，本發明提供的預測方法全面考慮模具成型過程中，模具型面的溫度分布場、模具的熱應力和所述熱應力下的熱變形程度，使框架式模具的成型精度更高。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供了一種框架式模具成型精度的預測方法，采用框架式模具型面的溫度場分布和模具的熱應力，對框架式模具成型精度進行綜合預測，包括以下步驟：

(1)利用建模軟件構建框架式模具與熱壓罐耦合的有限元模型；

(2)將所述步驟(1)得到的有限元模型導入至有限元分析軟件中，得到流固耦合計算模型；對所述流固耦合計算模型進行定義后，再利用流體的密度參數、粘度參數和流動速度參數，得到框架式模具型面的溫度場分布；

(3)根據所述步驟(2)得到的溫度場分布，結合框架式模具自身重力，通過熱力耦合計算模型，得到框架式模具的熱應力和所述熱應力下的熱變形程度，預測框架式模具成型精度。

優選地，所述步驟(1)中建模軟件包括CATIA、UG或SOLIDWORKS。

優選地，所述步驟(1)中有限元模型的構建方法包括：

利用建模軟件構建框架式模具；將簡化處理的熱壓罐與所述框架式模具進行耦合，再對耦合模型進行細化處理后，得到框架式模具與熱壓罐耦合的有限元模型。

優選地，所述細化處理包括對流體域與固體域的交界面、框架式模具型面和框架式模具的框架進行細化處理。

優選的，所述流體域與固體域的交界面的網格尺寸為32～64；