[发明专利]纤维复合材料部件的设计和有效制造方法

权利要求书

1.一种设计纤维复合材料部件的方法，其特征在于，所述方法包括：

定义所述部件的几何形状以及施加到所述部件上的力；

基于所述几何形状和所述力，确定所述部件的应力等值线；

根据所述应力等值线生成理想纤维图，其中，所述理想纤维图中纤维的方向与所述部件的所述应力等值线对齐；

定义适用于制造所述部件的多个约束；以及

通过所述约束修改所述理想纤维图，生成第一工艺补偿的预制件图，其中，所述第一工艺补偿的预制件图用于提供制造所述部件所需的预制件的尺寸、形状、朝向和数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将具有所述第一工艺补偿的预制件图中的预制件的尺寸和形状的预制件放置在模具中，其中，根据所述第一工艺补偿的预制件图中指定的朝向将所述预制件放置在所述模具中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据压缩成型制程，通过向所述模具中的所述预制件施加热和压力来成型所述部件。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

测试所述部件，以确定所述部件的至少一个性能指标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定义所述约束还包括：

对多个所述约束中的至少部分约束赋予权重，其中，所述权重影响所述第一工艺补偿的预制件图中的所述预制件的尺寸、形状和朝向中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在生成所述第一工艺补偿的预制件图之后，所述方法还包括：

改变多个所述约束中的至少一个约束的权重；以及

生成第二工艺补偿的预制件图，其中，由于所述权重的改变，所述第二工艺补偿的预制件图中的所述预制件与所述第一工艺补偿的预制件图中的所述预制件在尺寸、形状、朝向和数量中的至少一种上不同。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在一定范围内改变多个所述约束中的至少一个约束，其中，对于所述约束中的每个变化，基于生成的工艺补偿的预制件图来制造部件，并且测试所述部件以获得性能指标，其中所述约束充分变化足以使得所述范围包括：

(i)所述约束的第一值，在所述第一值处所述部件的所述性能指标具有最大值；以及

(ii)所述约束的第二值，在所述第二值处所述部件的所述性能指标降至可接受值以下。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

选择与所述约束的值对应的工艺补偿的预制件图作为所述复合材料部件的设计，其中，所述约束的值落入介于所述第一值和所述第二值之间、且包括所述第一值和所述第二值的范围内。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

选择与所述约束的第一值对应的工艺补偿的预制件图作为所述复合材料部件的设计，从而提供具有最佳部件性能的设计。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

选择与所述约束的第二值对应的工艺补偿的预制件图作为所述复合材料部件的设计，从而提供用于优化制造效率的设计。