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光固化3D打印結構變形與復合材料固化變形本質上是類似的，都是由樹脂的固化收縮和熱應變導致內部產生殘余應力，釋放邊界約束后結構發生回彈變形。與復合材料固化變形相比，光固化需要額外考慮光照對固化速率的影響，一定程度上增加了分析的復雜性。 本文將從固化動力學模型、材料本構以及建模方法三方面展開介紹。 固化動力學模型 光固化過程中，樹脂的固化速率與溫度和光照強度相關。

復合材料制件成型過程中，由于材料自身的各向異性、樹脂基體的化學收縮反應以及模具作用等因素的影響，導致制件成型過程中產生殘余應力，引起固化變形，從而增加制造成本和裝配難度。因此，合理預測制件固化過程中殘余應力的發展，計算制件的固化變形量，成為降低制造成本、提高生產效率的重要手段。復合材料固化成型仿真主要包括三個部分：熱-化學模型，固化動力學方程和固化本構。

整個過程可以采用熱固耦合分析，由于基體材料和纖維增強材料的熱膨脹系數不一樣，一系列的溫度變化導致熱應力產生，致使結構發生翹曲變形。下圖表示的是采用Abaqus中的熱固耦合功能分析某復合材料結構在熱固化后結構發生變形。復合材料后屈曲行為的模擬許多情況下復合材料層合板的屈曲以及后屈曲行為是要重點考慮的。

2.層合板/結構力學性能分析 各向異性彈性分析、層間剪切應力、層合板屈曲、沖擊、振動、熱-力耦合行為。 3.制造工藝模擬 熱固化（固化動力學、放熱模型）、樹脂流動（RTM/VARI）、鋪層殘余應力與變形預測。

只做熱：沒有熱–力耦合的應力演化，無法預測殘余場；只做力：沒有真實的溫度歷程驅動，熱應變與材料退化無從談起。工程意義：快速評估工藝窗口（功率/焊速/熱源形參）對峰溫、HAZ、殘余應力與翹曲的影響；用自動化腳本把“手工建?！弊兂伞翱蓮陀昧鞒藤Y產”，支撐 DOE/靈敏度/優化。

Digimat復合材料建模平臺與Abaqus的聯合使用 Digimat是復合材料多尺度建模與仿真軟件，能夠對復合材料進行微觀和宏觀分析，預測其表現并計算其機械、熱及電氣特性。

AI/ML 方法可以有效地分析<strong>固化動力學、預測固化度（DoC）</strong>等參數，并利用<strong>物理信息神經網絡（PINN）</strong>等模型來理解復雜的物理過程。此外，AI/ML 還可以用于固化過程的優化和控制，例如<strong>通過神經網絡預測溫度歷史，然后搜索最佳的固化周期，以減少殘余應力</strong>并提高生產效率。

（生產）此外還必須考慮熱彈性效應： 熱導率降低：復合材料的熱導率低于傳統金屬 熱系數殘余應力（例如混合結構）和各向異性材料行為的差異HBK推薦哪些應變片用于復合材料測量？

PAM-COMPOSITE是一款專業的復合材料制造工藝仿真軟件， 能夠為用戶提供 完整的設計、工藝仿真、性能預測解決方案，幫助用戶快速進行加工和設計，分 析和糾正可能通過制造工藝引入的缺陷， 支持預測連續纖維增強熱固性/ 熱塑性 樹脂基復合材料構件在制造過程中產生的殘余應力和變形，幫助用戶最小化生產 風險，提高產品質量。

Caner Simsir等使用三維有限元軟件模擬了淬火過程，并且研究了考慮殘余應力對軸對稱零件熱處理過程數值計算的影響[3]。Fukumoto等[4]通過ABAQUS軟件對螺旋齒輪的滲碳和淬火過程的畸變進行了研究。Lee等[5]研究了熱處理過程的力學性能變化，并使用ABAQUS軟件對HSLA鋼的熱處理過程進行了有限元仿真。

當在高溫和壓力下固化時，它們會形成高剛度、輕量化的復合材料結構件。對于航空結構部件，與其他復合材料技術相比，碳纖維預浸料可提供最高的比剛度和比強度。例如，硼纖維增強環氧樹脂復合材料被用于美國F-14和F-15戰斗機的尾翼蒙皮，但制造時使用的復合材料的結構重量百分比很小，F-15中復合材料用量僅為2%。隨后，復合材料應用比例逐漸提高，從F-18的19%上升到F-22的24%。

復合材料工藝仿真中引入使用機器學習模型，可以實現了比傳統有限元模型快1000 到 10000 倍的速度增益，從而實現對大型復合材料部件進行近乎實時的仿真。纖維增強復合材料的加工是一個復雜的多物理場問題，涉及傳熱和傳質、熱化學相變以及高度非線性和時間相關的粘彈性應力發展。

成型過程中模具表面溫度分布不均會導致制件內部存在溫度梯度，以至于制件固化不同步、在結構內部產生殘余應力和殘余應變，最終會造成制件出現內部缺陷、發生初始破壞，嚴重時會影響制件的質量和使用壽命[2~4]。因此分析和研究熱壓罐成型過程時與復合材料構件接觸的表面的溫度分布特點對改善復合材料構件最終的成型質量具有重要意義。

固化反應模擬樹脂在浸潤纖維的同時會發生固化反應，伴隨放熱和黏度變化（黏度先降后升， 最終固化）。仿真通過動力學模型計算固化度隨時間、溫度的變化，預測固化過程中的溫度場 分布，避免因局部過熱導致的熱變形、樹脂降解或固化不完全等問題。 應力與變形模擬固化完成后，制件從模具中取出會因溫度變化和樹脂收縮產生殘余應力和變 形。