复合材料发射箱体缠绕成型工艺研究

目的针对矩形截面复合材料箱体,对缠绕成型工艺进行研究。方法优选材料体系并进行结构优化设计,利用组合式成型模具,通过螺旋缠绕方式,突破矩形截面箱体缠绕张力控制与功能层快速铺放等关键技术。结果箱体通过了各项性能试验及环境试验考核。结论该工艺适用于树脂基复合材料发射箱箱体缠绕成型,其他等截面树脂基复合材料构件缠绕成型可参照使用。     

复合材料缠绕压力容器缠绕过程模拟

为了提高复合材料缠绕压力容器缠绕工艺效率及优化缠绕过程,研究并设计了复合材料缠绕压力容器缠绕过程的模拟软件.模拟软件主要包括两个模块:缠绕设计模块和模拟模块.模拟模块中,通过在几何空间和色彩空间,描述纤维缠绕压力容器成型工艺的芯模、落纱点、悬纱、丝头的运动规律和运动轨迹,形成动态画面,直观地反映出缠绕过程中落纱、纱线排布、悬纱、芯模和丝头运动以及线形变化,显示出纤维缠绕成型的全部过程.该模拟软件的建立,有利于加深对复合材料缠绕压力容器缠绕工艺过程的理解.     

复合材料纤维张力缠绕预应力场动态特性

复合材料纤维张力缠绕技术通过提高纤维的张力水平可充分发挥纤维高强、高模优势,在成型过程中对结构进行预紧,成为解决高速转动部件径向变形大、界面强度低等问题新的有效途径。将每一层纤维的张力缠绕等效为一个含预应力复合材料薄环的叠加,基于正交各向异性复合材料缠绕层和各向同性金属芯模弹性变形理论,建立了纤维张力缠绕力学解析模型,得到芯模和缠绕层预应力场随缠绕层数及缠绕张力的变化规律,并通过复合材料纤维张力工艺试验验证了力学解析模型的正确性。研究发现了纤维张力缠绕中预应力“饱和”现象,并确定了影响张力缠绕预应力场的两个主要参数:缠绕层环径向刚度比E_θ/E_r和张力大小T（r）,为复合材料纤维张力缠绕成型工艺提供理论支撑。      

纤维缠绕复合材料壳体原位成型工艺研究

热固型缠绕复合材料壳体以其优异的性能在航空、军事和工业等领域得到了广泛应用.目前,制约其应用和发展的主要瓶颈是壳体的成本和性能,而壳体成型工艺直接决定了其最终性能和成本.由于缠绕壳体为中空结构,因此可以采用加热壳体内部金属芯模或内衬的方法实现缠绕后的或正在缠绕的复合材料的固化成型,即原位成型.本文介绍复合材料壳体原位成型新工艺,建立筒型壳体内加热固化过程的数学模型,利用有限元法对筒体固化过程中的温度和固化度进行了数值模拟分析.该研究为实现壳体高效、优质且低成本成型提供新思路,为原位成型工艺设计、模拟和参数优化提供分析模型和方法.     

某复合材料气瓶的缠绕工艺

将连续的纤维经过浸胶后，按照一定的规律缠绕到芯模上，然后再加热或常温固化，制成一定形状制品的工艺方法叫纤维缠绕成型工艺。本文论述了湿法缠绕在环缠绕复合材料气瓶生产中的应用，通过对复合材料增强层、防护层的工艺设计和树脂体系的选择，生产复合材料气瓶23件，通过了各项鉴定试验，满足复合材料高压气瓶的设计要求。     

纤维缠绕环形压力容器线型设计与仿真

纤维缠绕环形容器要求满足线型稳定和结构优化两个条件.基于微分几何理论,提出了用于复合材料环形压力容器成型的纤维缠绕线型,分析了芯模和吐丝嘴的缠绕速比,给出了缠绕参数优化设计方法.在对优化线型进行分析的基础上,模拟环形容器的纤维缠绕过程,实现了环形容器成型的计算机优化与图形仿真.通过应用缠绕仿真系统,可以检验线型模式的正确性和可行性.结果表明,优化设计的线型模式精确可靠,满足纤维缠绕的基本要求,为微机控制环形容器缠绕奠定了理论基础.     

超轻质全复合材料桁架结构的制备及弯曲特性

采用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制备了截面形状为三角形的玻璃纤维/环氧全复合材料桁架。研究了芯模的设计与制造、缠绕与绑束操作、固化与脱模工艺,测试了由该工艺制得的复合材料桁架肋条的直径、纤维体积含量和拉伸强度、模量。以三点弯曲的加载方式测试了所制得的超轻质复合材料桁架的弯曲性能。结果表明,用手工引导纤维束缠绕加高强纱绑束的成型工艺制得的全复合材料桁架肋条的直径平均偏差为5.8%,纤维体积含量为64%,其拉伸强度和模量分别为747.5 MPa 和48.56 GPa,与模压工艺制得的单向复合材料相比分别提高了9%和15%。该超轻质(线密度 ≤1.0 kg/m)复合材料桁架整体抗弯载能力突出(失稳载荷达到2000 N),具有良好的结构刚度。     

纸浆模塑结构参数的仿真研究

介绍了纸浆模塑衬垫特点及其设计的现状。选用UG软件对桶形结构单元建模,使用Nastran软件对其结构进行有限元的仿真模拟分析。分析得出:在不同载荷作用下,该单元结构在拔模斜度为3°时抗压强度最好,最大变形最小;当拔模斜度一定时,缓冲高度与受力面直径的比值,与该结构单元抗压强度之间未呈现规律的线性关系。     

复合材料带缠绕成型工艺参数耦合机制及优化

基于复合材料缠绕成型工艺过程研究,分别对成型过程中紧密接触与自粘接过程进行理论分析,提出影响复合材料缠绕制品质量的关键工艺参数:缠绕温度、缠绕压力和缠绕张力;以层间剪切强度(ILSS)为优化目标,根据响应面法Box-Behnken Design(BBD)原理设计实验,建立工艺参数耦合对剪切强度的回归模型,通过对残差、方差(ANVOA)、预测值与实际值对比等检验分析,验证回归模型的可靠性及有效性,进而获得缠绕成型最优工艺参数。结果表明:在最优工艺参数作用下,层间剪切强度达到22.9 MPa,缠绕制品结合强度最高。     

聚酰亚胺纤维与碳纤维缠绕复合气瓶性能对比研究

本文主要研究高性能国产聚酰亚胺纤维在复合材料气瓶上的应用,并表征其与进口碳纤维的性能差距.采用国产聚酰亚胺纤维进行缠绕成型工艺优化与复合材料性能测试分析,在测试数据及工艺优化基础上针对其进行了复合材料气瓶的强度设计.分别采用聚酰亚胺纤维、进口T300、T700以及T800碳纤维缠绕成型复合材料气瓶,进行水压爆破压强的测试,并引进声发射检测技术对其在水压过程中的损伤信号进行监测分析.结果表明聚酰亚胺纤维缠绕工艺性良好,与树脂界面结合优异,适用于湿法缠绕成型工艺.复合材料拉伸强度达到1 708 MPa,纤维的强度发挥率高达80%,相比于碳纤维复合材料其呈现出较好的断裂韧性,有利于减少复合材料气瓶在水压下的应力损伤.缠绕成型的聚酰亚胺纤维复合材料气瓶容器特征系数(PV/W)高达32.2 km,其在航空航天、医用、汽车、核工业等领域具有广阔的应用前景.     

Effect of Temperature and Ram Speed on Isothermal Extrusion for Large-size Tube with Piece-wing

Heat energy change during the extrusion of 7075 aluminium alloy large-size tube with piece-wing in a container was analyzed. Extrusion load vs ram displacement diagrams and exit temperature vs ram displacement diagrams at various speeds were obtained by 3D FEM simulation. Results show that the exit temperature becomes higher as the ram speed and displacement increase. For large-size tube with piece-wing, there is certainly a curve of ram speed decreasing with increasing ram displacement, which enables isothermal extrusion to be achieved. Therefore, an attempt was made to divide the working stroke into five different zones. Each of them has a preset speed that decreases from the ram displacement beginning to the ending. And then, new exit temperature vs ram displacement diagram was obtained by 3D FEM simulation for the five different speeds. It is shown that the variation of exit temperature is very small. Through the above research, a basic method for realizing isothermal extrusion of 7075 large-size tube with piece-wing was obtained, that is, the working stroke was divided into several different zones with a decreasing speed during extrusion, each zones' speed was real-time adjusted on the feedback signal of exit temperature by proportional hydraulic valve through closed-loop control. The engineering experiment verification was carried out on 100 MN aluminium extrusion press with oil-driven double action. The experimental results of the exit temperature agrees with the simulation ones. The achievements of this study may serve as a significant guide to the practice of the relevant processes, particularly for isothermal extrusion. The verified method has been used in the design and manufacture of 125 MN aluminium extrusion press with oil-driven double action.     

不等开口纤维增强树脂复合材料缠绕壳体非测地线线型设计

线型设计是纤维增强树脂（FRP）复合材料缠绕壳体设计的一项重要研究内容,它对壳体FRP复合材料缠绕制品的质量起关键作用。本文针对不等开口极孔或不同形状封头的FRP复合材料压力容器壳体,基于非测地线缠绕方程,提出了一套非测地线缠绕线型设计方法,建立了根据已知缠绕线型和芯模转角来确定相应的切点数和纱片宽度的计算模型,开发出了一套FRP复合材料缠绕壳体仿真软件系统,对非测地线缠绕线型进行了计算机图像仿真与检验。结果表明:各个设计区间的仿真结果满足设计要求,没有出现缠绕角突变、纤维分布不规律和纤维在局部严重重叠等异常现象。该仿真软件系统可以为工程人员在实际壳体缠绕之前提供参考,缩短缠绕线型迭代试错周期,同时也为后续缠绕角及缠绕顺序等缠绕参数的优化奠定了基础。      

白酒包装容器创新设计探析

白酒包装容器期待创新设计,提出了探索白酒包装容器设计的创新之路,创立白酒包装容器创新设计体系.并从白酒包装容器创新设计的主要诉求点、创新设计思路、基于逆向工程技术的创新设计技术路线等方面,探讨了白酒包装容器创新设计体系的内容与方法框架.     

基于机器人的复合材料缠绕策略优化

基于机器人的复合材料缠绕不同缠绕策略会对缠绕工艺及机器人运动稳定性产生影响, 为获得使机器人运动稳定性更优的缠绕策略, 研究了6自由度工业机器人的复合材料缠绕工作站, 单独分析了包络形式、悬纱长度以及测地线/非测地线缠绕等参数对缠绕工艺及机器人运动稳定性的变化参数的影响, 采用MATLAB进行不同缠绕策略的机器人缠绕轨迹计算, 确定规划后的缠绕轨迹, 基于ADAMS和MATLAB进行机器人缠绕动力学联合仿真, 获取机器人各关节力矩曲线, 分析规划后的缠绕轨迹对机器人运动稳定性的影响。进行了复合材料制品干纤维缠绕实验, 缠绕实验表明:采用优化后的缠绕策略进行复合材料制品缠绕时缠绕线型稳定, 缠绕过程无滑纱、交叠、架空等现象, 缠绕精度完全满足设计要求。      

硬质直方体集装箱装载系统的开发与优化

以外形为长方体的硬质直方体产品的集装箱装载为对象,以提高集装箱的空间利用率为目的,在多约束条件下,研究了集装箱装载优化系统的设计,并给出了优化数学模型。以VB 6.0为开发平台,并应用其相应的绘图功能,开发出了符合我国集装箱标准和运输条件的集装箱装载优化系统。     

基于SolidWorks的包装容器的结构设计

介绍了SolidWorks在包装容器结构设计中的应用,通过实例描述了对包装容器进行三维结构设计过程中的建模、容器特征绘制等造型的基本方法,并提出在目前包装工程结构设计和包装结构设计教学中采用和补充参数实体结构造型的内容,提高结构设计的速度.     

可折叠水产品运输保温包装箱结构设计

目的 开发可折叠水产品运输保温包装箱。方法 借鉴纸包装结构设计中的可折叠设计思想, 以塑料中空板为箱体材料, 结合保温材料, 得到可折叠水产品运输保温包装箱结构设计方案, 将其与普通塑料泡沫箱进行物流成本对比分析, 通过抗压试验测定分析不同类型水产品运输保温包装箱的抗压强度。结果 该包装箱实现了空箱储运时可折叠, 降低了物流成本; 箱子抗压强度好, 优于市场上常用的水产品塑料泡沫箱, 同时可通过调整外箱体材料及保温材料来优化包装箱的各方面性能; 在采用该包装箱进行水产品包装时, 需在内包装中增加塑料袋来满足水产品物流运输过程中防水渗漏的要求。结论 该可折叠水产品运输保温包装箱的结构设计方案可行, 力学性能好。     

厚壁复合材料管纤维缠绕张力的神经网络设计方法

提出了一种纤维缠绕厚壁复合材料管的张力优化设计方法。介绍了纤维缠绕控制系统的工作原理, 并讨论了缠绕厚壁复合材料管成型质量的影响因素。针对厚壁复合材料管纤维缠绕过程, 利用弹性叠加原理建立了计算缠绕张力导致复合材料管残余内应力变化的模型和方法。分别比较了利用现有恒张力、 恒力矩和锥度张力三种常规模式缠绕厚壁复合材料管的内应力分布特性。设计了一种独特的神经网络结构, 并通过误差反向传播实现了对纤维缠绕张力的优化设计。以实验验证说明神经网络收敛优化过程的主要机制, 结果表明, 通过该神经网络优化的纤维缠绕张力能满足特殊内应力(如等应力)分布设计的需要。     

仿生设计在蜂蜜容器包装设计中的应用

结合中国十大蜂蜜品牌包装的现状,从时代发展对蜂蜜容器包装提出的全新要求出发,针对这些问题拟定以仿生学与包装设计结合的方式进行探索,以国外优秀蜂蜜容器包装中仿生设计的应用为例,论证仿生设计为未来蜂蜜容器包装设计的理念和实践提供新的途径.     

江永女书文化在金属绕线首饰中的应用研究

在现代社会,传统文化需要进行创新设计才能蓬勃发展,创新设计也需要文化底蕴才能稳步前行。金属绕线首饰兼容性强且风格多样,是现代首饰设计的新型产物。文章以江永女书文化为切入点,提取女书的构成规律和审美价值,将女书字体与金属绕线首饰设计结合。并运用绕线技法,将女书按照卷曲、变形、点缀的方法进行加工,设计制作出具有传统文化底蕴的金属绕线首饰,从而更好地发扬江永女书文化。