[發(fā)明專利]一種固化質(zhì)量與固化成本協(xié)同設計的熱壓罐成型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011013875.7
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112182678B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 許英杰;唐聞遠;孫勇毅;張衛(wèi)紅
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/23;G06T17/00;G06F113/26;G06F111/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發(fā)明公開了一種固化質(zhì)量與固化成本協(xié)同設計的熱壓罐成型方法。該方法包括：創(chuàng)建復合材料構(gòu)件的三維模型；獲取三維模型對應的熱壓罐成型工藝曲線；熱壓罐成型工藝曲線包括多個待優(yōu)化參數(shù)；根據(jù)復合材料預浸料屬性與熱壓罐參數(shù)設定待優(yōu)化參數(shù)的初始范圍；基于初始范圍，采用拉定超立方抽樣對待優(yōu)化參數(shù)進行樣本抽取；對抽取的樣本進行仿真計算；根據(jù)仿真計算結(jié)果，確定最優(yōu)參數(shù)；基于最優(yōu)參數(shù)，采用優(yōu)化后的粒子群算法確定最優(yōu)熱壓罐成型工藝曲線；根據(jù)最優(yōu)熱壓罐成型工藝曲線，對復合材料進行熱壓罐成型。本發(fā)明能夠使熱壓罐成型在保證成型質(zhì)量的前提下縮短成型時間，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，實現(xiàn)成型質(zhì)量與成型時間的協(xié)同優(yōu)化設計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱壓罐成型領(lǐng)域，特別是涉及一種固化質(zhì)量與固化成本協(xié)同設計的熱壓罐成型方法。

背景技術(shù)

熱壓罐成型工藝是纖維增強樹脂基復合材料構(gòu)件廣泛使用的成型技術(shù)，尤其適用于大尺寸復合材料構(gòu)件的成型。由于成型過程中熱壓罐內(nèi)需要保持長時間的高溫與高壓條件，相對于非熱壓罐工藝，熱壓罐成型通常會導致較高的電力能源消耗。顯然，減少熱壓罐成型時間可以有效降低能源消耗，但是如果缺乏合理的工藝設計，成型時間的縮短會直接造成固化不充分等缺陷，從而降低復合材料構(gòu)件的固化質(zhì)量。溫度曲線是復合材料熱壓罐成型的重要工藝參數(shù)，一個完整的固化溫度曲線包括升溫速率、恒溫溫度、恒溫時間、降溫速率等參數(shù)，對溫度曲線進行合理的優(yōu)化設計，可以實現(xiàn)對成型時間與固化質(zhì)量(固化程度、固化均勻性、固化變形)的協(xié)同控制。

近年來基于工藝優(yōu)化的熱壓罐成型過程控制得到了廣泛研究，特別是隨著復合材料固化成型數(shù)值模擬方法的日益完善，基于數(shù)值模擬結(jié)果對工藝參數(shù)進行優(yōu)選、或結(jié)合優(yōu)化算法對工藝參數(shù)進行優(yōu)化設計，為復合材料熱壓罐成型控制提供了重要參考。現(xiàn)有研究工作大多針對復合材料構(gòu)件成型后的殘余應力、固化變形、或者成型過程中的溫度均勻性、固化度均勻性等開展工藝優(yōu)化，如何在控制質(zhì)量的前提下縮短成型周期仍然存在很多問題，所以考慮對成型時間與固化質(zhì)量的協(xié)同控制優(yōu)化成為目前相關(guān)領(lǐng)域的重要難題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的是提供一種固化質(zhì)量與固化成本協(xié)同設計的熱壓罐成型方法，使熱壓罐成型在保證成型質(zhì)量的前提下縮短成型時間，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，實現(xiàn)成型質(zhì)量與成型時間的協(xié)同優(yōu)化設計。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種固化質(zhì)量與固化成本協(xié)同設計的熱壓罐成型方法，包括：

創(chuàng)建復合材料構(gòu)件的三維模型；

獲取所述三維模型對應的熱壓罐成型工藝曲線；所述熱壓罐成型工藝曲線包括多個待優(yōu)化參數(shù)；

根據(jù)復合材料預浸料屬性與熱壓罐參數(shù)設定所述待優(yōu)化參數(shù)的初始范圍；

基于所述初始范圍，采用拉定超立方抽樣對所述待優(yōu)化參數(shù)進行樣本抽取；

對抽取的樣本進行仿真計算；

根據(jù)仿真計算結(jié)果，確定最優(yōu)參數(shù)；

基于所述最優(yōu)參數(shù)，采用優(yōu)化后的粒子群算法確定最優(yōu)熱壓罐成型工藝曲線；

根據(jù)所述最優(yōu)熱壓罐成型工藝曲線，對復合材料進行熱壓罐成型。

可選地，多個所述待優(yōu)化的參數(shù)分別為第一階段升溫速率、第一階段保溫溫度、第一階段保溫時間、第二階段升溫速率、第二階段保溫溫度以及第二階段保溫時間。

可選地，所述根據(jù)仿真計算結(jié)果，確定最優(yōu)參數(shù)，具體包括：

根據(jù)所述仿真計算結(jié)果優(yōu)化所述初始范圍；

根據(jù)優(yōu)化后的初始范圍確定最優(yōu)參數(shù)。

可選地，所述仿真計算結(jié)果為固化質(zhì)量和固化時間。