一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115577591A(43)申请公布日2023.01.06(21)申请号202211279702.9(22)申请日2022.10.19(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人夏思禹付昆昆龙昱李岩章中森(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225专利代理师严玉丹(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F111/10(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法(57)摘要本发明涉及一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，包括以下步骤：S1建立粘接芳纶纸蜂窝的芯条胶拉伸成型过程中的粘弹性本构模型；S2建立有限元分析模型；S3进行仿真分析，获得拉伸成型后芳纶纸蜂窝的孔格尺寸；S4通过与实际蜂窝产品测得的试验数据对比，验证所述粘弹性本构模型和有限元分析模型的正确性。与现有技术相比，本发明具有缩短研制周期、较少研发成本和提高成品率等优点。CN115577591ACN115577591A权利要求书1/2页1.一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1建立粘接芳纶纸蜂窝的芯条胶拉伸成型过程中的粘弹性本构模型；S2建立有限元分析模型；S3进行仿真分析，获得拉伸成型后芳纶纸蜂窝的孔格尺寸；S4通过与实际蜂窝产品测得的试验数据对比，验证所述粘弹性本构模型和有限元分析模型的正确性。2.根据权利要求1所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述粘接芳纶纸蜂窝的芯条胶的粘弹性本构模型的方程式如下：∞η＝∫0G(t)dt式中为应变对时间t的导数，为应力对时间t的导数，E为材料的弹性模量，σ为应力，η为材料的粘度，G(t)为材料的剪切模量函数，其由包含1‑5项prony级数表达的离散表达式为：式中t为时间，Gi表示不同时间下的剪切松弛模量，τi表示松弛时间。3.权利要求1所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：建立分析对象的几何模型、定义材料特性、设置分析类型、设置载荷及约束边界条件和设置单元类型、划分网格。4.根据权利要求3所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述建立分析对象的几何模型包括：根据实际芳纶纸堆样品状态，利用建立分析对象的二维几何模型。5.根据权利要求3所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述定义材料特性包括：所述芳纶纸蜂窝间的粘接材料为高温环氧树脂，定义为各向同性的粘弹性体；所述蜂窝的孔壁材料为间位芳纶纸，定义为各向同性的线弹性体。6.根据权利要求3所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述设置分析类型为动态隐式分析。7.根据权利要求3所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述设置载荷及约束边界条件包括：根据实际工况条件设置载荷及约束边界条件，定义自由度约束。8.根据权利要求3所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述设置单元类型、划分网格包括：根据所述有限元分析模型的结构特征和分析类型设置相应的单元形式。9.权利要求1所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：2CN115577591A权利要求书2/2页创建分析任务并提交分析，对蜂窝拉伸成型过程进行数值模拟，通过可视化处理得到芳纶纸蜂窝拉伸成型后应力分布情况与蜂窝孔格的尺寸数据。10.权利要求1所述的一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法，其特征在于，所述S4包括以下步骤：通过模拟获得的芳纶纸蜂窝产品孔格尺寸数据的模拟值，同时在蜂窝拉伸机上对相同尺寸的试样，按照相同的拉伸工艺制度进行拉伸试验，拉伸完成后测得试样的孔格尺寸的实测值；将所述实测值与模拟值进行比较；若误差大于5％，则修正所述粘弹性本构模型及有限元分析模型参数，重复S2～S4，直至误差小于等于5％。3CN115577591A说明书1/5页一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法技术领域[0001]本发明涉及芳纶纸蜂窝拉伸制备技术领域，尤其是涉及一种芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的数值模拟方法。背景技术[0002]拉伸是芳纶纸蜂窝制备过程中一个及其重要的工艺环节，拉伸工艺的优劣直接影响蜂窝产品的质量和最终性能。在芳纶纸蜂窝拉伸成型过程中出现的蜂窝孔格欠拉伸和过拉伸问题会显著影响蜂窝成品质量。目前针对芳纶纸蜂窝拉伸成型过程的实验和理论研究都十分缺少，并且由于拉伸过程是一个非常复杂的过程，在拉伸过程中不可能实时检测产品上的孔格尺寸等参数。同时，针对不同尺寸的芳纶纸蜂窝产品，其拉伸参数也需要进行相应的调