【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到激光烧结复材的安全服役，具体涉及一种面向激光烧结复材的服役热变形预测方法。
技术介绍
1、激光粉末床烧结技术是一种利用激光作为热源，通过粉末床逐层烧结材料来制造三维物体的加工方法。相对于常规模压成形、注塑成形复材，此技术有独特的优点。由于激光粉末床无需磨具、一体化成形、无加工自由度限制，可以制造复杂的一体化结构。
2、激光烧结技术的原理是将粉末材料均匀铺展在基板上，然后通过激光束在计算机控制下，按照预定的三维模型轨迹进行扫描，激光束照射到的粉末材料会迅速吸收能量并熔化或烧结，与下层已固化的材料粘结在一起，形成一层截面。随后，基板下降一定高度，新的粉末层被铺展在已固化的层上，激光束再次进行扫描烧结，如此循环往复，直到整个三维物体被完全制造出来。与其他快速成型复材技术(熔融沉积成形、光固化)相比，激光烧结制备的部件，具有层间性能好、加工精度高等特点。随着技术的不断进步和发展，激光烧结技术有望在更多领域得到广泛应用，并为制造业带来更多的创新和突破。
3、激光烧结复材技术已可应用于航空航天领域，在激光烧结复材技术太空服役方面，极端严苛环境影响是研究人员重点关注的问题。由于近地轨道极度的冷热不均(-150度～150度)及温度交变(60～90分钟1次极端循环)，在卫星整体约束下，激光烧结复材结构服役过程会发生热变形。如何在制造过程合理设计工艺参数，来抑制服役阶段的热变形，是卫星激光烧结复材结构服役研究亟需攻克的瓶颈问题。
4、因此，为了解决传统服役分析方法无法有效预测激光烧结复材的服役热变
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其关键在于，包括如下步骤：
4、步骤1、依照纤维方向排布、纤维含量进行微观结构的重构，得到不同纤维方向上的重构模型；
5、步骤2、构建玻璃纤维和peek基体的本构模型；
6、步骤3、基于微尺度重构算法，建立激光烧结peek复材热变形预测模型；
7、步骤4、采用激光烧结工艺，开展玻璃纤维增强peek复材的激光烧结制造，对特定含量、纤维排布复材进行激光烧结peek复材热变形预测模型的标定与验证；
8、步骤5、基于验证后的激光烧结peek复材热变形预测模型，进行激光烧结复材的热变形预测。
9、进一步的，步骤2中构建玻璃纤维和peek基体的本构模型的步骤如下：
10、采用屈服准则和流动准则建立玻璃纤维和peek基体的本构模型，对激光烧结peek复材进行热力学模拟；
11、用kriging代理模型描述温度对peek材料的弹性模量以及拉伸和压缩屈服应力的影响。
12、进一步的，步骤3中，建立激光烧结peek复材热变形预测模型的步骤如下：
13、基于微尺度重构算法，采用有限元方法建立激光烧结peek复材热变形模拟的有限元模型；
14、对不同纤维方向分布、不同纤维含量下玻璃纤维增强peek复材的热变形进行分析，得到不同纤维方向分布、不同纤维含量下激光烧结复材的热变形结果；
15、采用纤维方向张量控制纤维排布，基于体素的纤维填充实现高填充体积分数；
16、采用基于python的网格生成方法，生成激光烧结peek复材热变形预测模型。
17、进一步的，所述基于微尺度重构算法，采用有限元方法建立激光烧结peek复材热变形模拟的有限元模型的步骤如下：
18、基于体素的纤维填充算法和改进的随机顺序吸附算法，将激光烧结peek复材的rve模型建立在由一组有序体素组成的三维体素立方体空间中；
19、将三维体素立方体空间中的剩余体素作为基体材料，获得激光烧结peek复材热变形模拟的有限元模型。
20、进一步的，所述激光烧结peek复材的rve模型的建立过程如下：
21、通过归一化分布随机算法获得纤维长度集，通过采样从二阶和四阶三维纤维取向张量恢复的概率分布函数生成纤维取向集；
22、根据纤维的中心点、长度和取向可以计算出纤维的核心线，选择沿着核心线的体素建立体素化的核心线集；
23、对于核心线集中的每个体素，收集在纤维半径范围内的邻近体素重构纤维；
24、采用改进的随机顺序吸附算法将每个重构纤维逐次填充到离心空间中，直至获得重构的激光烧结peek复材的rve模型。
25、进一步的，步骤4中，对特定含量、纤维排布复材进行模型标定与验证的步骤如下：
26、选取典型纤维含量、打印参数、样件取向；
27、采用激光烧结工艺，激光烧结获得激光烧结peek复材样件；
28、对激光烧结peek复材样件进行热变形测试，标定验证所述激光烧结peek复材热变形预测模型。
29、进一步的，步骤5中进行激光烧结复材的热变形预测的步骤如下：
30、基于验证后的激光烧结peek复材热变形预测模型，采用挠度描述激光烧结peek复材在不同尺寸下的热翘曲，进行激光烧结复材的热变形预测，获得预测结果。
31、本专利技术的显著效果是：
32、1)通过构建包括玻璃纤维和peek基体在内的组成材料的本构模型，能描述激光烧结peek在拉伸和压缩下的非对称性、静水压力影响、温度影响，准确预测材料在不同温度下的应力应变行为，提高了模型的适用性和预测准确性，能够精确模拟激光烧结peek复材在热载荷下的响应；
33、2)步骤1和步骤3在建立模型过程中，通过将材料参数化，使得模型可以应用于不同的工艺参数条件，提高了模型的通用性和灵活性；
34、3)步骤2在建立本构模型时，将构建的本构模型编码到abaqus用户子程序vumat中，使得模型可以直接应用于复杂的有限元分析中，方便工程应用；
35、4)标定验证后的激光烧结peek复材热变形预测模型，能够准确预测激光烧结复材的服役热变形行为，对于设计和评估激光烧结复合材料结构在实际应用中的性能至关重要；
36、5)通过准确的热变形预测，可以提高激光烧结复合材料结构设计的可靠性，减少实际应用中的失效风险。
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1.一种面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：步骤2中构建玻璃纤维和PEEK基体的本构模型的步骤如下：
3.根据权利要求1所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：步骤3中，建立激光烧结PEEK复材热变形预测模型的步骤如下：
4.根据权利要求1或3所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：所述基于微尺度重构算法，采用有限元方法建立激光烧结PEEK复材热变形模拟的有限元模型的步骤如下：
5.根据权利要求4所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：所述激光烧结PEEK复材的RVE模型的建立过程如下：
6.根据权利要求1所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：步骤4中，对特定含量、纤维排布复材进行模型标定与验证的步骤如下：
7.根据权利要求1所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：步骤5中进行激光烧结复材的热变形预测的步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：步骤2中构建玻璃纤维和peek基体的本构模型的步骤如下：
3.根据权利要求1所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：步骤3中，建立激光烧结peek复材热变形预测模型的步骤如下：
4.根据权利要求1或3所述的面向激光烧结复材的服役热变形预测方法，其特征在于：所述基于微尺度重构算法，采用有限元...
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