单向增强热塑性复合材料热冲压成型仿真与优化ＤＯＩ：１０.１９９３６／ｊ.ｃｎｋｉ.２０９６－８０００.２０２２１０２８.０３１单向增强热塑性复合材料热冲压成型仿真与优化张学文１，王继辉１，陈宏达２∗，倪爱清２（１.武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉４３００７０；２.武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，武汉４３００７０）摘要：基于超高分子量聚乙烯纤维增强聚氨酯（ＵＨＭＷＰＥ／ＰＵＲ）单向带预浸料对热冲压过程进行模拟仿真建模与工艺优化研究。首先对单向增强热塑性复合材料在热冲压过程中的力学行为进行描述，建立热－率相关的非正交次弹性本构面内剪切本构，同时考虑热相关的面内拉伸性能；使用ＡＢＡＱＵＳ进行半球热冲压成型模拟仿真；基于主曲率法，使用ＭＡＴＬＡＢ对模拟结果的面外褶皱进行定性与定量评估；研究热冲压成型工艺中，三个主要参数（压边圈压强、预浸料初始温度与模具温度）与褶皱量的关系；以最小量面外褶皱为目标，使用响应面方法对热冲压模拟成型进行优化，确定压边圈压强、预浸料初始温度及模具温度的最佳工艺参数。结果表明：压边圈压强与预浸料初始温度对褶皱影响较大；响应面法能够较为准确地预测出最佳成型工艺参数。关键词：热塑性复合材料；有限元分析；单向带预浸料；响应面法；热冲压成型中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－８０００（２０２３）０６－０１０４－１１Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｏｐｔｉｍｉｓａｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｍｏ－ｓｔａｍｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓＺＨＡＮＧＸｕｅｗｅｎ１，ＷＡＮＧＪｉｈｕｉ１，ＣＨＥＮＨｏｎｇｄａ２∗，ＮＩＡｉｑｉｎｇ２（１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；２.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｌｔｒａｈｉｇｈｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｆｉｂｅｒｒ...
