本申请涉及成型工装技术领域，特别是涉及一种用于制造复合材料产品的工装强度校核方法、装置、设备及介质。其方法包括：S100构建待分析工装的三维模型；S200将三维模型进行网格划分及模型简化，并获取待分析工装的材料信息，以得到该材料的许用应力数据及其在三维方向上的最大允许位移数据；S300根据网格划分后的三维模型计算不同工装转运方式下的材料最大应力数据以及该工装在热压罐加热过程中在三维方向上的热变形数据；S400根据许用应力数据与材料最大应力数据之间的比较结果判断各工装的应力安全性；以及根据热变形数据判断各工装的热变形。本申请能够预测工装转移过程中的安全性和工装在热压罐加热过程中可能存在的变形风险，提前做好工装优化。提前做好工装优化。提前做好工装优化。
【技术实现步骤摘要】
一种用于制造复合材料产品的工装强度校核方法、装置、设备及介质
[0001]本申请涉及成型工装
，特别是涉及一种用于制造复合材料产品的工装强度校核方法、装置、设备及介质。
技术介绍
[0002]近年来，随着我国民用飞机研制和制造技术的不断进步，碳纤维增强树脂基复合材料因其比强度高、比模量大、耐腐蚀和重量轻等优点，使其用量不断的增加，复合材料在民机中的用量已经成为飞机先进性标志之一。
[0003]碳纤维复合材料构件采用热压罐成型工艺制造，使得成型工装成为保证产品质量的关键因素。民用飞机上的复合材料构件存在结构复杂和尺寸大的特点，导致其成型工装型面复杂，体积和重量大，并且复合材料构件之间还存在大量的装配关系，这要求复合材料产品成型工装还必须具有较高的精度。为了确保成型工装具有足够的刚度，同时又使得成型工装在热压罐加热过程中变形满足产品公差要求，就必须对其进行强度分析，预测复合材料构件变形情况，通过预测结果对成型工装型面进行调整，以便减少实际制造过程中给产品质量带来的影响。
[0004]成型工装的强度分析主要包括两部分，一是成型工装转移的安全性；二是成型工装的变形。传统确定成型工装转移安全性是采用工程算法，成型工装的变形是通过试制构件来初步估计变形量。此方法主要依赖于经验，通过工程算法计算吊装安全性时，只考虑了1G的吊装，未对其他更危险的吊装形式进行校核，如：45
°
吊装和90
°
吊装；通过经验确定的变形结果不能定量的确定工装的变形程度，并且民机上所用的复合材料构件尺寸较大，不能通过批量制造确定构件的变形规律。
技术实现思路
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请要解决的技术问题在于提供一种用于制造复合材料产品的工装强度校核方法、装置、设备及介质，用于预测工装转移过程中的安全性和工装在热压罐加热过程中可能存在的变形风险的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本申请一方面提供一种用于制造复合材料产品的工装强度校核方法，包括如下步骤：
[0007]S100构建待分析工装的三维模型；
[0008]S200将所述三维模型进行网格划分及模型简化，并获取所述待分析工装的材料信息，以得到该材料的许用应力数据及其在三维方向上的最大允许位移数据；
[0009]S300根据网格划分后的三维模型计算不同工装转运方式下的材料最大应力数据以及该工装在热压罐加热过程中的三维方向上的热变形数据；
[0010]S400根据所述许用应力数据与材料最大应力数据之间的比较结果判断各工装的应力安全性；以及，根据所述三维方向上的最大允许位移数据与三维方向上的热变形数据
之间的比较结果判断各工装的热变形。
[0011]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述步骤S100中，在CAD软件中构建待分析工装的三维模型。
[0012]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述步骤S200中，进行所述模型简化时，删除不必要的特征和附属部件，将细小的面合并以获取较好的网格质量。
[0013]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述步骤S200中，在进行所述网格划分时，工装主体采用2D四边形单元对工装主体进行网格划分，并采用3D六面体单元对吊装点进行网格划分。
[0014]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述方法还包括：在执行所述步骤S300后生成一显示界面；该显示界面中的显示内容包括如下：不同工装转运方式下的材料最大应力数据所对应的范式等效应力云图；以及/或者，该工装在热压罐加热过程中的三维方向上的热变形位移云图。
[0015]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述方法还包括：在执行所述步骤S400后构建应力安全校核模型，该模型被表示为：
[0016][0017]式中，[σ]为工装的许用应力数据，σ
Max
工装所承受的材料最大应力数据。
[0018]为实现上述目的及其他相关目的，本申请第二方面提供一种用于制造复合材料产品的工装强度校核装置，包括：
[0019]工装三维模型构建模块：用于构建待分析工装的三维模型；
[0020]前处理模块：用于将所述三维模型进行网格划分及模型简化，并获取所述待分析工装的材料信息，以得到该材料的许用应力数据及其在三维方向上的最大允许位移数据；
[0021]后处理模块：用于根据网格划分后的三维模型计算不同工装转运方式下的材料最大应力数据以及该工装在热压罐加热过程中在三维方向上的热变形数据；
[0022]材料校核模块：用于根据所述许用应力数据与材料最大应力数据之间的比较结果判断各工装的应力安全性；以及，根据所述三维方向上的最大允许位移数据与三维方向上的热变形数据之间的比较结果判断各工装的热变形。
[0023]于本申请的第二方面的一些实施例中，所述工装三维模型构建模块中，用于在CAD软件中构建待分析工装的三维模型。
[0024]于本申请的第二方面的一些实施例中，前处理模块中，用于在进行所述网格划分时，采用2D四边形单元对工装主体进行网格划分，并采用3D六面体单元对吊装点进行网格划分。
[0025]于本申请的第二方面的一些实施例中，所述装置还包括：用于在执行所述后处理模块后生成一显示界面；该显示界面中的显示内容包括如下：不同工装转运方式下的材料最大应力数据所对应的范式等效应力云图；以及/或者，该工装在热压罐加热过程中的三维方向上的热变形位移云图。
[0026]于本申请的第二方面的一些实施例中，所述装置还包括：用于在执行所述材料校核模块后构建应力安全校核模型，该模型被表示为：
[0027]式中，[σ]为工装的许用应力数据，σ
Max
工装所承受的材料最大应力数据。
[0028]为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第三方面提供一种用于制造复合材料产品的工装强度校核设备，所述设备包括：存储器、处理器；所述存储器，其上存储有计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器存储的计算机程序，所述程序被执行时实现如本申请所述的方法。
[0029]为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本申请任一项所述的方法。
[0030]如上所述，本申请的工装强度校核方法及装置，具有以下有益效果：
[0031]本申请采用CAE结构分析取代传统的经验判断和理论强度校核计算方法，提高了验证分析的效率和准确性。
[0032]本申请能够预测工装转移过程中的安全性，和工装在热压罐加热过程中可能存在的变形风险，提前做好工装优化，缩短工装的生产周期，降低成本。
附图说明
[0033]图1显示为本申请一实施例中装强度校准方法的流程示意图。
[0034]图2显示为本申请一实施例中复材长桁壁板工装三维模型图。
[0035]图3显示为本申请一实施例中有限元模型和工装转移约束位置示意图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于制造复合材料产品的工装强度校核方法，其特征在于，包括如下步骤：S100构建待分析工装的三维模型；S200将所述三维模型进行网格划分及模型简化，并获取所述待分析工装的材料信息，以得到该材料的许用应力数据及其在三维方向上的最大允许位移数据；S300根据网格划分后的三维模型计算不同工装转运方式下的材料最大应力数据以及该工装在热压罐加热过程中在三维方向上的热变形数据；S400根据所述许用应力数据与材料最大应力数据之间的比较结果判断各工装的应力安全性；以及，根据所述三维方向上的最大允许位移数据与三维方向上的热变形数据之间的比较结果判断各工装的热变形。2.如权利要求1所述的用于制造复合材料产品的工装强度校核方法，其特征在于，所述步骤S100中，在CAD软件中构建待分析工装的三维模型。3.如权利要求1所述的用于制造复合材料产品的工装强度校核方法，其特征在于，所述步骤S200中，在进行所述网格划分时，采用2D四边形单元对工装主体进行网格划分，并采用3D六面体单元对吊装点进行网格划分。4.如权利要求1所述的用于制造复合材料产品的工装强度校核方法，其特征在于，所述方法还包括：在执行所述步骤S300后生成一显示界面；该显示界面中的显示内容包括如下：不同工装转运方式下的材料最大应力数据所对应的范式等效应力云图；以及/或者，该工装在热压罐加热过程中的三维方向上的热变形位移云图。5.如权利要求1所述的用于制造复合材料产品的工装强度校核方法，其特征在于，所述方法还包括：在执行所述步骤S400后构建应力安全校核模型，该模型被表示为：式中，[σ]为工装的许用应力数据，σ
Max
工装所承受的材料最大应力数据。6.一种用于制造复合材料产品的工装强度校核装置，其特征在于，包括：工装三维模型构建模块：用于构建待分析工装的三维模型；前处理模块：用于将所述三维模型进行网格划分及模型简化，并获取所述待分析工装的材料信息，以...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐林，赵崇书，乔巍，黎笛扬，贾佳乐，
申请(专利权)人：中国建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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