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[發明專利]連續纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優化方法有效

專利信息
申請號: 201711043332.8 申請日: 2017-10-31
公開(公告)號: CN107679343B 公開(公告)日: 2020-09-01
發明(設計)人: 張君媛;李仲玉;張秋實;姜哲;王丹琦;郭強;紀夢雪;舒暢;陸炳全 申請(專利權)人: 吉林大學
主分類號: G06F30/23 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/04;G06F113/26
代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201 代理人: 齊安全
地址: 130012 吉*** 國省代碼: 吉林;22
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 連續 纖維 增強 熱固性 復合材料 座椅 骨架 優化 方法
【權利要求書】:

1.一種連續纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優化方法,其特征在于,包括以下步驟:

步驟一:座椅骨架有限元分析計算;

步驟二:座椅骨架靜態工況鋪層優化;

步驟三:座椅骨架動態工況下驗證計算;

步驟一中所述的座椅骨架有限元分析計算包括以下具體步驟:

(1)結構簡化:根據已有座椅骨架結構的幾何尺寸及重要組成結構,忽略初始結構的一些細節對模型進行簡化;

(2)網格劃分:使用自動網格劃分功能實現基于幾何表面的二維網格劃分,通過交互方式控制網格劃分的參數,得到質量較高的網格;然后進行質量檢查,檢查內容有翹曲度、縱橫比、單元長度、單元最大最小內角及雅克比;

(3)材料及屬性的定義:座椅骨架背板采用8號各向異性材料模型創建鋪層形成層合板結構,座椅骨架其它非設計區域部分都采用1號彈塑性各向同性材料;屬性定義包括兩種:一種是針對設計區域設置的殼單元材料屬性,另一種針對非設計區域設置的實體單元材料屬性;

(4)加載的設置:提取臨界滿足法規要求的座椅骨架模型的抗沖擊性仿真中的接觸反力,將其加載在與行李塊相接觸的座椅骨架結構優化模型處,并按照加載點的個數,將接觸力進行平均分配加載;

(5)計算設置和輸出:基于已定義好的座椅骨架結構進行分析計算,利用HyperView后處理軟件查看厚度云圖計算結果;

步驟二中所述的座椅骨架靜態工況鋪層優化包括以下具體步驟:

(1)拓撲優化;

(2)尺寸優化;

(3)順序優化;

所述拓撲優化包括以下步驟:

第一步:定義設計變量:對于拓撲優化首先創建變量,設置制造約束例;制造約束為:層合板的最小厚度、最大厚度和±45°平衡鋪層;

第二步:定義柔度和質量分數兩個響應,分別作為優化響應和約束響應;

第三步:創建約束,將質量分數相應作為約束,設置約束上限值,將柔度最小定義為優化目標;

第四步:調整優化控制參數;

第五步:定義控制卡片,在此處需要在控制卡片部分定義輸出卡片關鍵字為尺寸優化階段能夠識別的關鍵字類型,然后保存或輸出文件;

第六步:進行模型檢查,如果沒有錯誤信息則進行優化;優化結束后查看結果文件,在HyperView中打開優化結果文件檢查單元厚度。

2.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優化方法,其特征在于:

所述尺寸優化包括以下步驟:

刪除拓撲優化階段設計變量,重新設置控制卡片,將輸出關鍵字類型設置為順序優化階段能夠識別的關鍵字類型,編輯層合板參數,將層合板形式設置為“總數”形式;

定義尺寸變量,修改每層厚度上限,各個均需要更新,將不能修改規整的規整為相近整數;

設置應力響應,對所有的鋪層設置復合材料應力上下限值,將應力響應作為約束條件,優化目標仍然是柔度值最小;

最后進行模型檢查,如果沒有錯誤信息則進行優化;

優化結束后查看結果文件,查看鋪層厚度和數目。

3.根據權利要求2所述的一種連續纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優化方法,其特征在于:

所述順序優化包括以下步驟:

首先進行卡片設置,將輸出關鍵字類型設置為輸出材料屬性;其次對鋪層順序變量設置制造約束;最后,進行鋪層順序優化;

檢查輸出的結果文件,在瀏覽器中查看各個迭代步的鋪層順序。

4.根據權利要求3所述的一種連續纖維增強熱固性復合材料座椅骨架優化方法,其特征在于:

步驟三中所述座椅骨架動態工況下驗證計算是指:

根據鋪層優化結果對鋪層進行圓整分區,對優化后座椅骨架進行行李塊抗沖擊臺車實驗的模擬仿真,并通過Ls-dyna仿真后處理軟件進行計算,查看座椅骨架是否滿足法規要求。

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