纤维铺放技术

纤维铺放技术是在纤维缠绕和带铺放技术之后出现的一种新的先进复合材料成型技术。其工艺是在纤维铺放机上把纤维平行集束成纤维带后制成多个预浸丝束,并通过纤维铺放机铺放头上的压头,把预浸丝束铺压到芯模或模具表面上。     

FRP铺放成型技术的研究

纤维增强复合材料铺放成型技术是在手工迭层铺放和纤维缠绕工艺的基础上发展起来的一种机械化、自动化成型工艺.在纤维铺放成型技术中,主要采用铺放头机构实现纤维的铺放.该机构包括加料装置、加热装置、加压装置、剪切装置等.纤维铺放成型技术的控制系统主要是采用计算机数控(CNC)来实现.     

纤维曲线铺放制备变刚度复合材料层合板的研究进展

纤维曲线铺放技术可以同时对刚度和强度进行剪裁优化设计,由此制得的变刚度复合材料层合板与传统的复合材料层合板相比,其重量和成本可以减少10%～30%,同时结构性能得到显著提高。本文先介绍了纤维曲线铺放技术及变刚度复合材料的概念,对比分析了纤维曲线铺放的两种方法,然后讨论了变刚度复合材料层合板设计制造的主要问题,重点论述了纤维曲线铺放变刚度层合板的应用研究,最后对纤维曲线铺放技术的应用前景进行了展望。     

复合材料开孔层合板的纤维铺放路径优化设计

本文以开孔平板的单向拉伸和销栓挤压为应用背景,提出了一种面向应用的复合材料构件CAE/CAM一体化纤维铺放路径优化设计方法。利用ANSYS有限元分析工具,根据复合材料构件的受力分析,按构件的主应力形式选用纤维类型、按主应力方向优化设计构件的纤维铺放路径,并按主应力大小设计纤维铺放密度,以充分发挥纤维复合材料性能,提高构件的强度和刚度。详细讨论了应用该方法所涉及的建模、网格划分、理论铺放路径生成和实际铺放路径修正等相关技术。     

简论从纤维缠绕到带缠绕成型工艺

本文指出带缠绕是由纤维缠绕、纤维铺放和自动化带铺放一个合乎逻辑发展的新的历史阶段，     

材料与工艺在"买得起复合材料"中的作用

“买得起的复合材料”计划的实施将使复合材料得到普遍使用，而材料与工艺是实施该计划的基础和关键。本文介绍了纤维与树脂的合理选用以及渗透成形、纤维铺放和电子束固化技术。     

变刚度复合材料层合板的纤维铺放路径设计及屈曲分析

与传统纤维直线铺放的复合材料层合板相比,变刚度层合板可以更好地实现材料的可设计性,并通过铺放路径的优化设计提高层合板的屈曲载荷。首先,对铺放角随坐标轴线性变化的铺放路径进行扩展,提出多种铺放角非线性变化的曲线线型,并以此作为基准轨迹重新设计了四种纤维变角度铺放方式。其次,利用ANSYS软件对上述五种不同铺放路径的变刚度层合板进行建模运算,在单轴和双轴载荷下,对其进行屈曲载荷计算分析并与定角度铺放的层合板对比。计算结果表明,铺放路径优化下的变刚度层合板与纤维直线铺放的层合板相比,其屈曲载荷得以显著提高。     

基于OpenGL的纤维铺放可视化系统研究

自动铺放CAD/CAM软件技术是实现复合材料自动化制造的关键技术之一。针对复合材料纤维铺放工艺及其设备特点,提出了利用Open GL在VC6.0平台上开发纤维铺放可视化系统的设计方法。系统实现了芯模的导入与重构,在系统中建立相关联顶点、直线与三角面片之间的拓扑关系,为后续可视化显示提供数据支持。对铺放过程进行运动学分析,确定轨迹点坐标,进而进行纤维绘制。在此基础上,通过可视化系统对芯模表面采用固定角度算法进行铺放,从而验证所开发的可视化系统的有效性。     

低成本、高性能复合材料的成型技术

对近年来发展较快的电子束固化技术、纤维铺放技术、渗透成型技术等低成本、高性能复合材料成型技术的特点、进展及应用现状进行了综合论述。     

德国公司开发碳纤维预浸料补丁铺放系统实现3D净预成型

正德国Cevotec公司成功开发了适用于热固性预浸料的SAMBA系列补丁铺放系统。该公司称,其开发的应用于三维几何外形碳纤维复合材料部件的自动铺放技术,能够满足大规模、小批量或原型件的生产需求。像已有的SAMBA系列生产系统一样,SAMBA预浸料生产单元包含激光切割、精确相机控制纤维铺放和快速简便的工装切换系统。其他特点包括冷却材料     

自动铺丝技术及其在飞机复合材料构件制造中的应用

自动铺丝技术作为一种先进的自动化制造技术,以其更大的铺放灵活性和更低的废料率,应用范围日益广泛,也极大地拓宽了复合材料的应用范围。介绍了自动铺丝技术的材料、工艺、软件,以及在飞机复合材料结构件制造中的应用现状,预测了该技术的未来发展趋势。     

复合材料平板变刚度轨迹规划及铺放工艺性

针对复合材料平板变刚度轨迹规划及其铺放工艺适应性,研究了一种"以直代曲"求解铺丝轨迹点的数值解法。通过分析预浸丝束变形的主要机制,选取变刚度轨迹的曲率半径作为铺放工艺适应性的评判标准。并根据该标准研究了变刚度轨迹曲率半径与平板90°方向尺寸、铺放角、铺放角区间长度的关系。研究发现:在平板90°方向尺寸、铺放角区间值一定的情况下,变刚度轨迹曲率半径随铺放角的增大而减小;在平板90°方向尺寸一定的情况下,变刚度轨迹曲率半径随铺放角区间长度的增大而减小;在平板变刚度轨迹铺放角区间长度一定的情况下,曲率半径随平板90°方向尺寸的增大而增大。     

自动纤维铺丝机的设计与实验研究

自动纤维铺丝是一种非常重要的复合材料自动化成型方法。提出了一种新型的纤维铺丝机的总体机构和控制系统方案,利用气缸为执行元件带动切刀和压辊,实现纤维的剪切和夹紧,构建以直线位移传感器为反馈元件的新型张力控制系统,同时设计一种基于主流的工控机(IPC)+运动控制器(UMAC)相结合的开放式控制系统方案,最后进行相关的铺丝实验。运行结果表明,各轴运动情况良好,控制系统整体运行稳定,各模块设计合理,达到了预期效果。     

轻质碳纤维复合材料帆船桅杆的设计与制备

碳纤维复合材料与金属相比,具有重量轻、可设计性强等优点.本文目的是设计并制备轻质碳纤维复合材料桅杆.基于等刚度准则,对具有等壁厚、异型截面的中空碳纤维复合材料桅杆进行设计,并运用数值模拟技术对结构铺层进行优化.采用纤维铺放和缠绕工艺制备出长度为16m的大尺寸碳纤维复合材料帆船桅杆,与铝合金桅杆相比减重43.4%.在设计工况下,桅杆变形试验值与数值模拟结果相近.     

工业机器人在立体编织物中的应用——小间距铺设纤维的方法及装置

针对立体编织预制体铺纱成型工艺在科研和生产中均是人工实施铺纱的现状,提出了应用六轴工业机器人铺设小间距纤维方法及装置的解决方案。实现立体编织预制体生产的自动化和柔性化,解决人工铺设纤维生产周期长、出错率高、纤维纱线张力不均匀、质量不稳定的问题。     

机器人视觉系统在立体编织自动铺纱过程中的应用研究

文章着重讨论了视觉系统应用于立体编织小间距自动铺纱路径规划及实施方案。提出了机器人视觉系统在立体编织自动铺纱过程中的应用方案;解决了机器人连续铺纱的技术难题;机器人具有的灵活性、智能性和环境适应能力的特点在立体织物铺纱成型工艺中得到了更好的应用。     

芳纶纤维在轮胎工业中的应用

笔者主要介绍了芳纶纤维(包括长纤维和短纤维)的性能及其在轮胎工业的应用，同时简要叙述了芳纶纤维的分类和发展历史。     

UHMWPE纤维表面改性技术的研究进展

超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）纤维以其优异的性能而成为一种重要的高科技纤维品种，但由于本身的结构特点，导致纤维与基体之间的界面粘接性能较差而限制了其应用。通过液相氧化法、等离子体处理法等各种方法对UHMWPE纤维表面进行处理，可不同程度改善其界面粘结性能。本文详细介绍了UHMWPE纤维的表面改性方法及其进展。     

八路纤维丝增材铺放头的设计与研究

通过对铺放设备结构特点和工作原理的分析,结合国内现有铺放设备存在的问题以及不足,利用三维软件Creo设计一种将铺放与切割相结合的复合加工装置。该装置在实现基本8丝束铺放功能的同时增加切割机构,使铺放与切割协调工作,实现计算机规定的三维实体成型。本研究分别采用叠加方式设计了剪切模块、夹紧重送一体模块;采用压靴形式设计了压实模块,实现了多根丝束单独控制,适用于复杂工件的铺放。采用超声波切割方式,对铺放后碳纤维铺层的边界进行修整切割加工。通过ADAMS对建立的模型进行仿真分析,验证了装置运动的平稳性。各个部件采用模块化设计,具有一定的扩展性。