[发明专利]用于基于数值模拟来制造由碳纤维增强复合材料制成的产品/部件的方法和系统在审
| 申请号： | 201811445416.9 | 申请日： | 2018-11-29 |
| 公开（公告）号： | CN110175341A | 公开（公告）日： | 2019-08-27 |
| 发明（设计）人： | 樊后富;朱新海 | 申请（专利权）人： | 利弗莫尔软件技术公司 |
| 主分类号： | G06F17/50 | 分类号： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 深圳永慧知识产权代理事务所(普通合伙) 44378 | 代理人： | 宋鹰武 |
| 地址： | 美国加*** | 国省代码： | 美国;US |
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| 摘要： | 接收第一FEA网格模型，其表示碳纤维增强复合材料(CFRC)产品/部件的3D几何形状、预成形纤维取向和在产品/部件上的特定位置处的期望的参考纤维方向。第一FEA网格模型含有与用于碳纤维和结合基质的相应材料特性相关联的有限元。预成形纤维取向包括纤维的数量和纤维间的相对角度。工件的用于制造产品/部件的预成形2D形状通过进行一步逆向数值模拟来获得，该一步逆向数值模拟将第一FEA网格模型数值地扩展到第二FEA网格模型，基于数值地计算的结构性能，根据相应材料特性。预成形纤维取向叠加在第二FEA网格模型上，同时保留期望的参考纤维方向。通过将第二FEA网格模型的所叠加的纤维取向与第一FEA网格模型互关来确定产品/部件上的所有纤维间的相对角度。 | ||
| 搜索关键词： | 网格模型 纤维取向 预成形 纤维 数值模拟 碳纤维增强复合材料 材料特性 叠加 结构性能 系统接收 制造产品 参考 碳纤维 位置处 期望 基质 关联 保留 制造 | ||
【主权项】：
1.一种基于数值模拟来制造由碳纤维增强复合材料CFRC制成的产品或部件的方法，包括：在安装有能够分析CFRC的基于有限元分析FEA的应用模块的计算机系统中接收第一FEA网格模型，所述第一FEA网格模型表示由CFRC制成的产品或部件的三维3D几何形状、预成形纤维取向和在所述产品或部件上的特定位置处的期望的参考纤维方向，所述第一FEA网格模型含有多个有限元，所述多个有限元与用于碳纤维的第一组材料特性和用于结合基质的第二组材料特性相关联，所述预成形纤维取向包括纤维的数量和所述纤维间的相对角度；利用所述基于FEA的应用模块，通过进行一步逆向数值模拟来获得用于制造所述产品或部件的工件的预成形二维2D形状，所述一步逆向数值模拟基于数值地计算的结构性能将所述第一FEA网格模型数值地扩展到表示所述预成形2D形状的第二FEA网格模型，所述数值地计算的结构性能包括碳纤维的非线性弹性变形加上结合基质的分段线性塑性变形，其中，根据公式，基于所述第一FEA网格模型中的所述期望的参考纤维方向与所述第二FEA网格模型中的有关有限元的当前状态之间的局部变形梯度来计算所述非线性弹性变形；利用所述基于FEA的应用模块，在所述第二FEA网格模型上叠加预成形纤维取向，同时保留所述期望的参考纤维方向；利用所述基于FEA的应用模块，通过将所述第二FEA网格模型的所叠加的预成型纤维取向与所述第一FEA网格模型互关来确定所述产品或部件上的所有所述纤维间的相对角度；以及由此，所获得的所述工件的预成形2D形状用于在所述产品或部件的物理制造中建立预浸料坯。
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