【正文】 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 36頁 參考文獻(xiàn) [1] 楊乃賓，章怡寧 .復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [M].北京：航空工業(yè)出版社， 2021. [2] 南京航空航天大學(xué) .飛行器新結(jié)構(gòu)新材料制造技術(shù) [M].南京：南京航空航天大學(xué)， 2021. [3] 益小蘇 .先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)研究與發(fā)展 [M].北京：國防工業(yè)出版社， 2021. [4] 航空航天工業(yè)部科學(xué)技術(shù)研究院 .航空復(fù)合材料技術(shù)成果集 [M]。 圖 422 空間位移云圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33頁 點(diǎn)擊 plugins→ CAC project→ nodecooroutput,輸出坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力 ，在文件中找出 .TXT 文件，各坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力在 txt 文檔中所示，如圖 423 所示。 圖 48 材料屬性 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 26頁 選擇 load 模塊，點(diǎn)擊 creat boundary condition(創(chuàng)建邊界條件 )， name默認(rèn) 為 BC1， category 選擇 mechanical(物理 ),types for selected setp選擇 displacement/rotation（位移 /旋轉(zhuǎn)） ,其他默認(rèn)，如圖 49. 圖 49 創(chuàng)建邊界條件 圖 410 設(shè)定模板 完成后點(diǎn)擊 continue,在 select regions for the boundary condition南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 27頁 選擇 by angle 為 20，選擇模板，點(diǎn)擊 done,如圖 410所示。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 23頁 圖 43 shell 單元模板 此模板單層材料為 T300，采用對(duì)稱鋪層，鋪層角度： [0/45/90/45]s,T300材料屬性可見表 31[2021]。本章運(yùn)用第二章提出的基于 ABAQUS 的復(fù)材工裝設(shè)計(jì)方法，結(jié)合第三章所開發(fā)的分析系統(tǒng)，就一套實(shí)際復(fù)合材料工裝，分析其在固化溫度下因受熱膨脹而產(chǎn)生的變形。 數(shù)據(jù)讀取的 原理如前所述，即使用 python 語言通過ABAQUS 的腳本接口讀取 odb 文件中的數(shù)據(jù)， odb 結(jié)構(gòu)如圖 33 所示。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中做了一些錯(cuò)誤設(shè)計(jì)后，能夠給出提示，以便及時(shí)更改。通過 Python 語言使用這些 API 可以完成ABAQUS/CAE 能夠完成的功能，包括建模、設(shè)定材料參數(shù)、截面屬性、加載、設(shè)置接觸、提交作業(yè)、后處理觀察結(jié)果等。 Python 有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)： （ 1）面向?qū)ο? （ 2） 適應(yīng)性強(qiáng) （ 3）可擴(kuò)展性強(qiáng) （ 4）可移植性強(qiáng) （ 5）快速建模 操作的簡化 當(dāng)用戶使用 ABAQUS/CAE 的圖形用戶界面創(chuàng)建模型和進(jìn)行可視化分析結(jié)果時(shí)， ABAQUS/CAE 內(nèi)在的記錄每一步操作對(duì)應(yīng)的命令。每一個(gè)模型中只能包含一個(gè)裝配體（ Assembly） ,裝配體由若干個(gè)實(shí)例（ Instance） 組成。完成一個(gè)求解過程所需要的時(shí)間可以從幾秒到幾天不等，這取決于所分析問題的復(fù)雜程度和所使用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。通過模擬分析，優(yōu)化復(fù)材工裝的結(jié)構(gòu)，為下一步的投入生產(chǎn)做好充分準(zhǔn)備，確保復(fù)材工裝的質(zhì) 量，從而提高復(fù)材制件的成形質(zhì)量。 現(xiàn)階段復(fù)合材料特別是樹脂基碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的成型工裝廣泛采用金屬基體工裝，材料為：鋁、 20 鋼、 INVAR 鋼等。因此確保復(fù)材工裝的質(zhì)量是成形出合格復(fù)材制件，降低成本的重要因數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化復(fù)材工裝的制造工藝就具有重要 意義。航空先進(jìn)復(fù)合材料已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。特別對(duì)于型面具有 窄、深且雙曲面形狀的復(fù)合材料零南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8頁 件成形時(shí) Invar 鋼工裝不易保證。因此，復(fù)合材料工裝系統(tǒng)在制造過程中具有重要地位。表 和復(fù)合材料應(yīng)用部位 。 本次研究針對(duì) 成飛 機(jī)的蒙皮制件，該制件采用雙馬樹脂 /碳纖維(QY8911/T300300040B)，成形溫度為 197℃ ，尺寸為 2m、精度要求為 ~ +、雙曲面形狀，從工裝的設(shè)計(jì)和制造上具有一定的典型性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)一套實(shí)際復(fù)材工裝進(jìn)行熱應(yīng)力分析 ，得到工裝的整體應(yīng)變?cè)茍D結(jié)果。由于傳統(tǒng)工裝設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)為主，造成工裝結(jié)構(gòu)不合理，降低了制件的質(zhì)量，增加了生產(chǎn)成本。因此，均勻、迅速地升溫、降溫都是確保復(fù)材制件質(zhì)量的重要因素。如 圖 11 所示復(fù)合材料在現(xiàn)代飛機(jī)上的應(yīng)用已越來越廣泛 [1]。有了高質(zhì)量的組分材料，并不意味著就一定能得到高質(zhì)量的復(fù)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 7頁 合材料，其關(guān)鍵在于復(fù)合材料的成型工藝。 2. Invar 鋼 工裝： Invar 鋼是 Invariable Alloy 的簡稱，主要的特征是在加熱時(shí)膨脹系數(shù)很小，僅為 106(mm/℃ )，遠(yuǎn)低于其它金屬的膨脹系數(shù)，僅為碳鋼膨脹系數(shù)的 1/6。 復(fù)材工裝特點(diǎn) 我國從 20世紀(jì) 80年代開始，將復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)研究列入重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。使用復(fù)合材料作為復(fù)材制件成型工裝的構(gòu)成材料是今后的發(fā)展趨勢(shì)。工裝的設(shè)計(jì)及選材在具有足夠的剛度和強(qiáng)度時(shí)還要考慮其運(yùn)輸操作方便； （ 5） 成本低、易于加工。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)輔助工程 CAE 在熱分析過程的廣泛應(yīng)用，對(duì)其生產(chǎn)工藝可行性和合理性進(jìn)行評(píng)估以成為現(xiàn)實(shí)。 圖 21 ABAQUS 的分析步驟 （ ABAQUS/CAE） 在前處理階段，需要定義物理問題的模型，并生成一個(gè) ABAQUS 輸入文前處理 ABAQUS/CAE 或其他軟件 輸入文件： 模擬計(jì)算 ABAQUS/Stand 或ABAQUS/Explicit 輸出文件：, 后處理 ABAQUS/CAE 或其他軟件 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13頁 件，對(duì)于一個(gè)簡單的分析，可以直接用文本編輯器生成 ABAQUS 輸入文件；但通常的做法是使用 ABAQUS/CAE 或其他處理程序，以圖形方式生成模型。 的功能模塊 ABAQUS/CAE 包括一系列的功能模塊，每塊模塊包含其特定的工具。 Python 語言是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言， ABAQUS的腳本接口是 Python語言的一個(gè)擴(kuò)展，可以利用 ABAQUS腳本接口繞過 ABAQUS/CAE GUI,直接對(duì) ABAQUS 內(nèi)核進(jìn)行操作， 能用 Python 語言編制 ABAQUS 腳本接口可以執(zhí)行的程序。 圖 31 ABAQUS 的模型對(duì)象及其內(nèi)容 在 ABAQUS 進(jìn)行二次開發(fā)的時(shí)候基本上都要和 Models 對(duì)象打交道。 圖 32 ABAQUS 執(zhí)行過程 知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的集成 GUI Commandlineinterface(cli) script Python interpreter mands Reply files ABAQUS/STANDARD ABAQUS/EXPLICT ABAQUS/DESIGN Input file ABAQUS/CAE kernel Output database 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19頁 表 31 T300 材料屬性表 材料 密度（ g/cm3） 楊氏模量Mpa 泊松比 熱膨脹系數(shù)106/℃ 破壞強(qiáng)度 MPa T300 1760 E1=146757 E2=11369 E3=11369 Nul2= Nul3= 縱向： 橫向： XT=1729,XC=1378 YT=ZT=67,YC=ZC=268 S12=S13=134,S23=100 目前，國際上復(fù)材工裝的材料一般選用碳纖維環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，常用的有牌號(hào)有 T300、 T700 等。其中關(guān)鍵技術(shù)有文件的讀寫和控制，數(shù)據(jù)的處理和結(jié)果的輸出與查看等。如使用對(duì)象模型提供的構(gòu)造方法創(chuàng)建一個(gè)新的場(chǎng)變量輸出并將處理后的數(shù)據(jù) 寫入其中供 ABAQUS/VIEWER 查看 ，或者調(diào)用 viewpoint 對(duì)象顯示出所需要的變量和圖形，或者輸出為其他形式的圖表或文件等 [1719]。模板的型面有制件外形決定，設(shè)計(jì)人員無法更改。 啟動(dòng) ABAQUS,導(dǎo)入模板，點(diǎn)擊 File→ import→ model,選擇要導(dǎo)入的模板（ ） ,如圖 45 所示： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 24頁 圖 45 導(dǎo)入模板 圖 46 設(shè)定材料 利用 Python 語言開發(fā)的二次軟件，進(jìn)行復(fù)材熱分析，點(diǎn)擊 plugins→ CAC project→ posite analyse,設(shè)計(jì)鋪層的兩種材料 :T300、 T700,如圖 46 所南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25頁 示。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 30頁 圖 417 創(chuàng)建作業(yè) 圖 418 系統(tǒng)警報(bào) 點(diǎn)擊 result,切換到 visualization（可視化）模塊，點(diǎn)擊 plugins→ CAC project→ post process,彈出復(fù)材分析對(duì)話框，在 plot deformed shape(繪制輪廓變形 )選擇 contours on deformed shape