【技术实现步骤摘要】
一种大厚度树脂基复合材料固化制度的优化方法
本专利技术属于复合材料成型制造领域，涉及一种大厚度树脂基复合材料固化制度的优化方法。
技术介绍
大涵道比航空涡扇发动机复合材料风扇叶片、风电叶片及船舶等领域广泛采用变截面超大厚度复合材料结构。由于复合材料在固化过程中的导热性差且伴随固化放热现象，大厚度复合材料为保证固化均匀性和控制残余应力，会采用不同于薄壁复合材料的固化制度。预浸料供应商推荐的大厚度固化制度只适用于一定的厚度范围，对于如双通道发动机风扇叶片榫头部位等厚度超过70mm的部件是否适用是一个亟需研究的问题。可通过增加一个中高温保温台阶使固化温度更均匀地传递到复合材料内部、降低中心的固化反应速度，使内部的固化放热可以更及时地散发出来，避免过高的固化温升。但有研究表明，复合材料过多地在低于理想固化温度的温度下增加固化度会造成树脂基体的分子交联结构为分散的局部短链交联结构，而非大范围的长链交联结构，进而严重影响成型的力学性能。因此超大厚度复合材料的固化参数的选择需要在控制中心固化温升和保障树脂分子大范围长链交联...
【技术保护点】
1.一种大厚度树脂基复合材料固化制度的优化方法，用于对预浸料的两台阶固化制度中的低温保温台阶参数进行优化，其特征在于：包括如下步骤：/nS1：利用目标预浸料的动态差示扫描量热实验数据，对自催化反应动力学模型进行数据拟合，得到预浸料的固化动力学模型；/nS2：获取预浸料的粘度温度曲线，并根据粘度温度曲线确定粘度低于阈值的温度范围；/nS3：基于固化动力学模型和粘度温度曲线，采用数值分析软件对所述温度范围内不同等温条件下预浸料的固化行为进行分析，以减少局部短链交联结构对力学性能的影响为判断标准，在所述温度范围内选择低温保温台阶温度；/nS4：在保持预浸料原始固化制度中的高温保温...
【技术特征摘要】
1.一种大厚度树脂基复合材料固化制度的优化方法，用于对预浸料的两台阶固化制度中的低温保温台阶参数进行优化，其特征在于：包括如下步骤：
S1：利用目标预浸料的动态差示扫描量热实验数据，对自催化反应动力学模型进行数据拟合，得到预浸料的固化动力学模型；
S2：获取预浸料的粘度温度曲线，并根据粘度温度曲线确定粘度低于阈值的温度范围；
S3：基于固化动力学模型和粘度温度曲线，采用数值分析软件对所述温度范围内不同等温条件下预浸料的固化行为进行分析，以减少局部短链交联结构对力学性能的影响为判断标准，在所述温度范围内选择低温保温台阶温度；
S4：在保持预浸料原始固化制度中的高温保温台阶温度和高温保温台阶时长不变的条件下，利用Abaqus有限元仿真软件，建立预浸料制成的复合材料固化过程的温度分布模型，实现复合材料制造过程温度分布与固化度的数值模拟计算，从而获取若干组模拟数据；其中每组模拟数据包含在升温速率v和低温保温台阶时长t1下模拟得到的该复合材料内部中心点处的低温保温台阶峰值温度Tmax1、高温保温台阶峰值温度Tmax2和固化度；
S5：在保持预浸料原始固化制度中的高温保温台阶温度和高温保温台阶时长不变的条件下，以所述的模拟数据作为训练数据，对SVM神经网络进行训练，得到代理模型，所述代理模型以升温速率v和低温保温台阶时长t1为输入，输出该复合材料的低温保温台阶峰值温度Tmax1、高温保温台阶峰值温度Tmax2和低温保温台阶结束时的固化度；
S6：针对所述代理模型通过多目标优化算法进行优化问题求解，得到使目标函数最小的代理模型中两个输入值的最优解，所述目标函数为代理模型三个输出值的线性加权和；以所述低温保温台阶温度、升温速率v的最优解和低温保温台阶时长t1的最优解，作为目标预浸料最优固化制度参数中的低温保温台阶温度、升温速率和低温保温台阶时长，实现大厚度树脂基复合材料固化制度的优化。
2.根据权利要求1所述的大厚度树脂基复合材料固化制度的优化方法，其特征在于，所述优化方法适用于有大厚度复合材料固化制度的预浸料，或适用于无固化动力学模型及无大厚度复合材料固化制度的预浸料。
3.根据权利要求1所述的大厚度树脂基复合材料固化制度的优化方法，其特征在于，S1中预浸料自催化反应动力学模型如下式所示：
或
式中：α为材料的固化度，dα/dt为固化...
【专利技术属性】
技术研发人员：高岩，王欢，彭华新，董家乐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。