复合材料数字孪生及其在制造过程中的应用

摘要

在商用飞机领域,数字孪生对降低复合材料成本、提高全寿命周期管理的科学性具有重要意义。目前尚缺乏指导构建复合材料全寿命周期数字孪生的一般性理论与方法,以及受限于计算效率,复合材料工艺过程仿真难以满足数字孪生实时性要求。针对这些问题,本文提出了适用于商用飞机领域复合材料全寿命周期数字孪生框架,基于该框架,以热固性树脂基复合材料热压罐工艺过程为例,探讨了基于复合材料实时仿真方法的复合材料制造过程数字孪生。通过对比数字孪生中物理实体的实验测量值与虚拟实体的计算值,温度平均误差为0.33℃,固化变形量误差约为1.65%~3.96%,具有较高的精度,可用于航空复合材料制造过程的工艺控制与优化,及复合材料制件设计阶段的可制造性评估。