基于复合材料的综框结构设计与频率优化

将先进复合材料应用于综框结构设计,通过APDL语言编写了综框的参数化建模程序。利用Shell181单元模拟层压板分层结构,比较两种材质对综框动力学特性的影响。分析结果表明,相对于铝合金综框,碳纤维复合材料使综框前两阶模态频率分别增大了19.611 Hz和40.698 Hz,有效提高了综框的频率储备。以层压板铺层角度α和β为设计变量,采用随机搜索算法对综框进行频率优化设计,优化结果后,综框基频增大了7.69%,进一步增强了综框的抗振性,有利于织机车速的提高。     

综框的技术进展及研究方向

概述了国内外综框的技术发展历程和研究方向。分析了传统综框存在的问题和技术缺陷。对目前新型复合材料综框的研究现状进行了分析与介绍,指出:国内在高性能复合材料综框的设计、制备及成型工艺等方面的研究相对滞后,与国外高档产品还存在一定差距,尤其是在制造综框的碳纤维增强树脂材料的应用技术方面亟待取得突破。认为:由先进复合材料制成的新型综框必将取代传统综框,发展新一代综框有利于我国纺织装备技术革新和产业升级。     

复合材料制综框力学性能参数化仿真研究

将碳平纹预浸料和单向碳纤维预浸料应用于复合材料层压板设计,采用复合材料壳单元Shell181模拟综框分层结构,建立了针对综框的非对称和对称结构层压板设计方案。静动态特性分析表明,非对称层压板结构综框具有较佳的静力刚度及动力学性能。利用APDL语言开发了综框的参数化建模程序,并以方向参数η和θ为变量,通过零阶算法实现了纤维铺层角度优化设计,结果将综框第1阶自振频率提高了约4.6%,有利于综框减振及织机车速提高。     

基于ANSYS Workbench碳纤维复合材料综框的铺层分析与优化设计

为了满足高速织机工作过程中综框振动小和噪声低的要求,基于ANSYS Workbench 15.0对碳纤维复合材料综框结构的四种纤维铺层方案进行模态分析,比较不同纤维铺层方案的低阶固有频率和振动特性,并与铝合金综框进行性能比较。指出:幅宽为190cm,横梁厚度为12mm的综框,采用纤维铺层方案1时,综框具有最佳的动力学特性,其基频提高了4.514Hz,自身质量减轻了52.50%,在实现轻量化设计的同时增强了综框的抗振性;用Response Surface工具箱的Min-Max Search分析,当设计变量V39为143.58mm、H29为520.00mm和H40为50mm时,碳纤维复合材料综框具有较好的动态特性;研究横梁高度、侧档宽度以及导板安装位置对碳纤维复合材料综框动态特性的影响,并进行不同参数组合优化,可确定综框结构的最佳参数。     

剑杆织机综框的动态设计与分析

为了解决织机高车速时综框振动加剧,经纱断头率增加,影响织造效率的问题,对铝合金、碳铝复合和碳纤维复合材料综框的动态设计进行具体分析。根据最新国家标准,通过在Pro/E中建立综框系列模型,然后利用有限元分析软件ANSYS Workbench 14.5进行模态分析,获取了相应的固有频率和模态振型。分析、比较3种材料和结构型式综框的动态特性,为综框的固有频率避开工作频率提供了参考,为综框结构的动态设计提供了理论依据;指出:碳铝复合材料的应用是增强铝合金综框刚度的有效方法;碳纤维复合材料综框比铝合金综框具有更好的动态特性;随着织机幅宽的增大,同种材料的综框固有频率在减小,为了适应织机高速应改进综框结构,如增加横梁高度、增加中间支撑、在铝合金综框上填充碳纤维复合材料。     

三维正交织机双向开口机构的设计

为了织出三维正交完全交织的织物,在三维正交织机的开口机构中采用了双向开口即双向综框。介绍双向综框的工作原理,根据传统综框在Pro/E中建立模型,利用ANSYS/Workbench14.5进行模态分析,并选取碳纤维复合材料和铝合金作为综框的材料,得到相应的固有频率和振型。通过分析比较两种材料综框的动态特性,为双向综框的设计提供理论依据。     

超宽幅织机综框结构设计及振动特性分析

为了解决综框横梁变形、断裂等问题,改进超宽幅织机综框的结构设计,利用Ansys软件中Beam 188梁单元对1000cm幅宽的综框横梁与侧档的连接方式、中间支撑结构、横梁与侧档的截面形状及各构件用材料进行设计与动态分析研究,并分别计算出铝合金无支撑、铝合金有支撑、碳纤维有支撑三种结构的综框在无约束状态下的自由振动与xoy,zoy,zox平面内的自由振动的固有频率值。结果表明:综框增加中间支撑结构后有助于使其具有较好的动态特性;在低阶频率下,综框的主要振型是横梁上下同步或异步振动,横梁的前后同步或异步振动,为宽幅织机在各种工况下稳定运行提供依据;提高综框刚度可减小综框的横向振动,建议综框上、下横梁采用碳纤维复合材料。     

系列综框专用件标准化设计与模型库开发

针对幅宽不同、结构相似的综框专用件,结合参数化方法、三维CAD建模及零件库技术,在CREO平台上对标准化综框进行模型库开发。以纺织行业铝合金综框标准(FZ/T 94009—2007)为依据,设计建立了横梁、侧挡、导板及穿综杆的参数化CAD模型,在此基础上,成功开发了基于"族表"模式的综框专用件模型库,方便、快捷地实现了综框模型的检索、调用和派生,有效提高了综框产品的设计可塑性与研发效率。为综框产品的标准件模型库开发提供了重要技术参考。     

碳纤维综框

碳纤维具有的高硬度和低重量特性是给予现代综框经受高速织机能力的两个关键因素。超时、加压能导致综框疲劳破损。每分种800次或更高的投纬速度,使综框承受很大的冲击力,即使是轻微的偏移也能导致综片的磨损和破坏。无论是头端开口式钢片还是具有综丝夹钢丝综的设计,为了适应高速织造,钢丝综均向碳纤维综框方向发展,以用于喷气和喷水织机。与常规综框相比,碳纤维综框总重不到其25％,这不仅节约能源,而且也减少织机传动装置和织机其它部件的磨损。例如,一个     

碳纤维综框

在高速喷射织机上,要使机台运转达到最佳状态,很有必要以人造复合材料综框取代铝质综框。刚性较强和重量较轻的新型综框是适应高速织机性能要求应具备的两个关键因素,因为使用时间长了,应力会导致疲劳了的综框不能正常使用。每分钟投纬800次及其以上的速度会对综框产生令人难以置信的应力,而综框即使出现最轻微的变形都将增加综丝的磨损甚至使之断裂。为了克服影响高速织造时的上述障碍,美国斯提·海德公司开发出了碳纤维综框,     

新型铝合金综框结构改进设计

为了提高综框性能,解决其高速运动过程中振动剧烈、噪声大、纱线磨损严重、梭口不清的问题,对铝合金综框结构和片综结构进行改进,分析在横梁上空腔填充碳纤维块、下空腔填充碳纤维棒、在横梁上安装阻尼减振材料、采用树脂材质片综及在片综上安装磁铁的作用。指出:改变综框横梁结构,在其空腔内填充碳纤维材料和减振材料,可以提高其强度并减小噪声;树脂材料片综结合安装阻尼减振材料,可降低片综对纱线的磨损并使开口清晰。     

液晶聚合物片综与综框的结构设计

为了提高综和综框系统的整体高速运行性能,以综眼耐磨性、片综厚度和硬度指标为研究设计方向,在分析综、综框作用和要求的基础上,提出制造高性能片综的液晶聚合物新材料,并以300cm幅宽铝合金综框侧档、横梁、穿综杆与横梁连接、中间支撑等关键元件进行了详细的结构分析和设计,为新型综和综框的开发提供了重要借鉴。     

基于APDL的综框结构优化设计

为了减小综框在织造过程中的振动和噪声,采用APDL语言建立了综框的参数化有限元模型。通过模态分析计算出了综框的低阶自振频率及振型,在此基础上定义优化执行文件,选用多个结构尺寸作为设计变量,采用零阶方法对其结构进行优化设计,从而有效减轻了综框自重,降低了设计成本。论文确定了一组具有良好动态特性的结构参数,使综框的一阶自振频率增大了10.79 Hz,有效增强了综框的抗振性,以适应更高的织机车速。     

碳纤维多层角联织物设计及织造工艺研究

以低密度、耐高温、高比强及抗氧化性能优异的碳纤维为原料,设计了碳纤维多层织物,并对多层织物结构进行研究。利用碳纤维多层织机,经合理设计经向截面图、组织图、纹板图、穿综图和穿筘图,织造了6层碳纤维角联锁织物,优化了织造工艺,节约了生产成本。该织物可以作为复合材料的增强结构骨架,经各种成型工艺复合形成高强度碳纤维复合材料。     

旋转式多臂机提综机构动力学分析与优化

为提高旋转式多臂机的整体性能,对提综机构进行深入的动力学特性研究。首先,基于凸轮机构的解析法设计理论,结合织机开口工艺要求,设计出旋转式多臂机提综机构凸轮廓线,应用Lagrange 方程建立机构的动力学模型,并对机构进行运动学分析;其次,建立机械系统动力学自动分析（ADAMS）虚拟样机模型,对比分析MatLab数值仿真和ADAMS 虚拟仿真所求大圆盘驱动力矩的一致性,验证所建动力学模型的正确性和有效性;最后,依据所构建的动力学模型,分别就大圆盘转速、综框的材料及动程、凸轮廓线对大圆盘驱动力矩的影响进行仿真分析和优化。结果表明：减小综框质量和综框动程和采用五次项修正等速运动规律的提综凸轮廓线,均可减小大圆盘驱动力矩的波动幅值,改善提综机构整体动力学性能。     

ITMA83展出的部份织造器材

瑞士Frhlih公司展出了一种名为Aludal的头端开口式综框。据介绍,该综框采用简单但稳固的连接方法使综框结构极为坚固,可用于阔度超过20米的织机。这种综框适于织造厚型织物。该公司还展出了适合织造0.06-1毫米粗金属丝的金属丝布织物综专用片。据称,     

GTP附件公司:适应高速织造的新综框

随着织机速度变得越来越快,原有综框会发出异常噪声.比利时GTP附件公司已开发出HybridPower 151型钢质综框以满足高速织机的要求.HybridPower 151型综框具有超常强度,是由轻质铝和高强碳纤维混合制成框架,比原先的设计强度要高出50%.框架与撑档用R型柔性连接,这样可减轻综框压力.     

综框动态性能CAT系统研究

综框动态性能CAT系统基于计算机技术、复模态分析技术和脉冲激励技术 ,主要由数据采集、数据处理和测试结果输出显示等部分组成。通过专用模拟台架实现对综框工作安装状态边界条件下振动特性的测试 ,得到综框的固有频率、阻尼比和振型 ,并可显示振型动画。系统为一种虚拟仪器 ,经多年应用证明 ,其功能强、精度高、成本低且操作与维护简便 ,为测定无梭织机综框的动态特性 ,通过调整织机的工作频率 ,避免共振提供了必要的技术手段     

提高1515型63英寸多臂机性能的措施

中国纺织机械厂设计生产的63英寸多臂机,第一批产品于60年代初期,在我厂安装生产,二十多年来,在生产中发现不少问题,影响产量、质量提高。经过我厂不断研究改革,解决了实际生产中存在的问题,使产质量不断提高,机械性能更适合实际生产情况。今总结我厂生产经验,提供改进参考。一、设置边纱专用综框多臂提花织物,经常采用加边综框。过去加边综框与地组织综框相同,但在边纱综框上,只     

碳纤维复合材料汽车B柱性能研究

节能、环保和安全是汽车工业的发展方向,汽车轻量化是实现节能减排的重要手段。碳纤维复合材料的比强度和比模量高,密度仅为钢的1/5左右,在等刚度和或等强度下,碳纤维复合材料比钢可减重50%以上,比镁铝合金可减重30%左右,具有独特的轻量化效果,是实现汽车轻量化的理想材料。以汽车B柱为研究对象,基于经典层合板理论,采用ABAQUS分析研究了碳纤维复合材料B柱的碰撞性能。研究结果表明,与金属材料汽车B柱相比碳纤维复合材料汽车B柱重量降低约33%,达到了较好的轻量化效果。同时碳纤维复合材料汽车B柱入侵量与吸能比金属材料小。