[发明专利]一种短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法

权利要求书

1.一种短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法，其特征在于，包括：S1.材料本构构建；S2.短纤维增强热塑性复合材料复杂产品有限元分析。

2.根据权利要求1所述短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1.材料本构构建：

S101.浇口宽度与样板宽度接近，浇口的厚度大于样板厚度；

S102.浇口与样板连接部位的厚度小于样板厚度；

S103.样板尺寸保证截取不同纤维方向的样条。

S104.对不同纤维取向的样条进行拉伸和应变测量；

S105.在Digimat软件中构建材料细观模型；

S106.在Digimat MX中进行材料逆向工程，通过将S104中测试的试验曲线与S105中的细观模型分析得到的曲线进行逆向工程，修正S105中设定的基体材料参数，得到逆向工程之后的材料模型；

S2.短纤维增强热塑性复合材料复杂产品有限元分析：

S201.对实际产品采用成型工艺分析软件进行注塑成型工艺分析，得到实际产品的纤维取向分布，并输出为Digimat可以识别的格式；

S202.对实际产品采用强度分析软件进行网格划分；

S203.在Digimat软件MAP模块中，将S201得到的基于成型分析网格信息的纤维取向映射到基于S202强度分析的网格中，得到映射后的纤维取向文件；

S204.在S202的有限元模型中，导入S106得到的逆向之后的材料模型和S203得到的映射后的纤维取向文件，施加边界条件进行有限元分析。

3.根据权利要求2所述短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法，其特征在于，步骤S103中0°方向为料流方向，根据需要设计不同0°方向的样板，截取至少3个方向的样条。

4.根据权利要求2所述短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法，其特征在于，步骤S104中所述拉伸试验在电子万能材料试验机上进行测量；所述应变试验在引伸计上进行测量。

5.根据权利要求2所述短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法，其特征在于，步骤S201中所述成型工艺分析软件选自Moldflow、Moldex3D等通用注塑成型分析软件中的至少一种。

6.根据权利要求2所述短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法，其特征在于，步骤S204中所述强度分析软件为Abaqus、Ansys等通用结构分析软件中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述短纤维增强热塑性复合材料复杂结构多尺度仿真方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)通过对至少3个不同纤维方向的样条进行拉伸试验，分别得到其的应力应变曲线，保存为文件A；

(2)在Digimat MF模块中，设置增强相材料和基体相材料，并选择相应的模型进行测试，保存为文件B。

(3)在Digimat MX模块中，导入文件A和文件B，进行材料逆向工程，修正基体材料的参数，确保分析曲线和对应角度的试验曲线吻合，保存为文件C。

(4)对实际产品进行成型工艺分析计算，输出网格文件D，纤维取向文件E；

(5)对实际产品进行有限元网格划分，保存为文件F。

(6)在Digimat Map模块中，导入文件D、文件E、文件F进行映射，将基于成型分析网格的纤维信息映射到基于结构分析网格上，输出映射后的纤维取向文件，保存为文件G。

(7)在文件F的基础上，施加边界条件和载荷条件，导入逆向工程之后的材料本构模型文件C和映射之后的纤维取向文件G，进行有限元分析求解。