[发明专利]一种固化质量与固化成本协同设计的热压罐成型方法

说明书

本发明公开了一种固化质量与固化成本协同设计的热压罐成型方法。该方法包括：创建复合材料构件的三维模型；获取三维模型对应的热压罐成型工艺曲线；热压罐成型工艺曲线包括多个待优化参数；根据复合材料预浸料属性与热压罐参数设定待优化参数的初始范围；基于初始范围，采用拉定超立方抽样对待优化参数进行样本抽取；对抽取的样本进行仿真计算；根据仿真计算结果，确定最优参数；基于最优参数，采用优化后的粒子群算法确定最优热压罐成型工艺曲线；根据最优热压罐成型工艺曲线，对复合材料进行热压罐成型。本发明能够使热压罐成型在保证成型质量的前提下缩短成型时间，以解决现有技术存在的问题，实现成型质量与成型时间的协同优化设计。

技术领域

本发明涉及热压罐成型领域，特别是涉及一种固化质量与固化成本协同设计的热压罐成型方法。

背景技术

热压罐成型工艺是纤维增强树脂基复合材料构件广泛使用的成型技术，尤其适用于大尺寸复合材料构件的成型。由于成型过程中热压罐内需要保持长时间的高温与高压条件，相对于非热压罐工艺，热压罐成型通常会导致较高的电力能源消耗。显然，减少热压罐成型时间可以有效降低能源消耗，但是如果缺乏合理的工艺设计，成型时间的缩短会直接造成固化不充分等缺陷，从而降低复合材料构件的固化质量。温度曲线是复合材料热压罐成型的重要工艺参数，一个完整的固化温度曲线包括升温速率、恒温温度、恒温时间、降温速率等参数，对温度曲线进行合理的优化设计，可以实现对成型时间与固化质量(固化程度、固化均匀性、固化变形)的协同控制。

近年来基于工艺优化的热压罐成型过程控制得到了广泛研究，特别是随着复合材料固化成型数值模拟方法的日益完善，基于数值模拟结果对工艺参数进行优选、或结合优化算法对工艺参数进行优化设计，为复合材料热压罐成型控制提供了重要参考。现有研究工作大多针对复合材料构件成型后的残余应力、固化变形、或者成型过程中的温度均匀性、固化度均匀性等开展工艺优化，如何在控制质量的前提下缩短成型周期仍然存在很多问题，所以考虑对成型时间与固化质量的协同控制优化成为目前相关领域的重要难题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种固化质量与固化成本协同设计的热压罐成型方法，使热压罐成型在保证成型质量的前提下缩短成型时间，以解决上述现有技术存在的问题，实现成型质量与成型时间的协同优化设计。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种固化质量与固化成本协同设计的热压罐成型方法，包括：

创建复合材料构件的三维模型；

获取所述三维模型对应的热压罐成型工艺曲线；所述热压罐成型工艺曲线包括多个待优化参数；

根据复合材料预浸料属性与热压罐参数设定所述待优化参数的初始范围；

基于所述初始范围，采用拉定超立方抽样对所述待优化参数进行样本抽取；

对抽取的样本进行仿真计算；

根据仿真计算结果，确定最优参数；

基于所述最优参数，采用优化后的粒子群算法确定最优热压罐成型工艺曲线；

根据所述最优热压罐成型工艺曲线，对复合材料进行热压罐成型。

可选地，多个所述待优化的参数分别为第一阶段升温速率、第一阶段保温温度、第一阶段保温时间、第二阶段升温速率、第二阶段保温温度以及第二阶段保温时间。

可选地，所述根据仿真计算结果，确定最优参数，具体包括：

根据所述仿真计算结果优化所述初始范围；

根据优化后的初始范围确定最优参数。

可选地，所述仿真计算结果为固化质量和固化时间。