压力对预浸料铺放质量的影响研究

针对自动铺带成型工艺,通过实验验证铺贴压力这一工艺参数对预浸料铺放效果的影响。实验研究结果表明,在一定的铺贴温度和铺贴速度下,铺贴压力对铺贴质量影响较小,为铺带工艺参数优化提供了指导。     

整体式风电叶片紫外光原位固化纤维铺放制造技术

针对风电叶片树脂传递模塑制造工艺自动化程度低,劳动强度高,质量不稳定等问题,提出整体式风电叶片自动化制造新方法,该方法将紫外光原位固化工艺和自动纤维铺放技术相结合以实现整体式风电叶片的制造。根据风电叶片前后缘存在极大曲率的外形特点,提出过渡线轨迹生成算法以获得完整的初始铺放轨迹信息。通过CATIA CAA软件二次开发实现前后缘处铺放轨迹自动生成,以解决极大曲率风电叶片铺放路径生成问题。通过分析整体式叶片芯模的制造方案,并进行整体式风电叶片紫外光原位固化纤维铺放成形基础试验,验证了所提出整体式风电叶片自动纤维铺放制造方法是可行的。该方法能够使预浸带沿任意角度铺放,并通过铺缠在芯模上完整的预浸带铺层来代替分片式叶片中的胶层,有利于提高整体式叶片的综合性能。为了进一步提高紫外光原位固化纤维铺放工艺所制备的复合材料层合板的性能,高质量光固化预浸带的研制需要尽快开展。     

航空用预浸纤维带铺放装备设计

论述了航空用预浸纤维带铺放机构的工作原理及设计方法.采用集成化设计概念,将铺放杌的放料、除膜、张力控制、施压、剪切等必要装置集中组成铺放头机构;提出了铺层规划理念,通过840D控制铺放头按规划的轨迹运动以实现铺层;采用位置环、速度环、电流环等控制,完成对伺服电机的位置、速度、电流的调节作用,实现了铺放头的精确定位.     

基于多丝束预浸铺放机构的恒张力控制技术研究

针对铺放过程的恒张力控制问题,介绍了一种多丝束预浸铺放设备的结构、组成及实现方法;选用宽度为3.2 mm的数根碳纤维丝束为原料,丝束带浸渍树脂胶液后在铺放头和芯模的协调下,从芯模的一端铺放到芯模的另一端;将模糊自整定PID控制技术应用到系统中,提出了双闭环控制方法;采用PLC、旋转编码器、张力传感器、FR93等组成的控制系统,实现了纤维丝束的全自动恒张力铺放。研究结果表明,该方法不仅能达到速度和张力的工艺要求,而且解决了系统受大惯性和干扰的影响,即保持模糊控制的灵活性,又具有PID控制的特点,铺放过程平稳、无离缝、工作可靠、故障率低。     

基于近似测地线的分层次自动铺带轨迹规划方法

自动铺带技术是一种增量制造技术，适用于制造翼面、壁板等大尺寸、小曲率复合材料构件，具有加工成本低、效率高等特点。轨迹规划是自动铺带技术的关键环节，它直接关系到复合材料构件的成型精度与质量。现有的自动铺带轨迹规划方法难以便捷兼顾调控铺放间隙与防止铺放褶皱，保证铺带产品的最终质量。有鉴于此，提出了一种基于近似测地线的分层次铺放轨迹规划方法。主要目标是合理利用预浸带允许变形能力，在防止铺放褶皱产生的前提下，保证相邻带料不产生覆盖，且间隙不超过2.5 mm。首先，研究了铺放间隙的产生与演化规律，给出了几种典型曲面上初始铺放间隙的优化方法。接下来，提出了近似测地线的数学模型与求解格式。然后，基于铺放褶皱的产生机制与铺放间隙的演化规律，确定了近似测地线的测地曲率大小与符号。最后，在双曲面模具以及自由曲面模具上验证了所提出方法的有效性。     

嵌入HNBR阻尼薄膜的共固化复合材料制作研究

提出一种可以与玻璃纤维/环氧树脂预浸料共固化的HNBR高阻尼黏弹性材料,提出使用四氢呋喃(THF)作为溶剂,将该高阻尼材料制成原胶料溶液,采用双面刷涂工艺,将玻璃纤维/环氧树脂复合材料制成带阻尼薄膜的预浸料,按照设计的铺层根据热压罐固化工艺制成嵌入HNBR阻尼薄膜的共固化高阻尼复合材料试件,模态试验和层间剪切试验验证了该工艺和黏弹性材料组分的有效性,其层间结合力最高可达9.4 MPa,其一阶模态损耗因子可达3.92%。     

预浸料放置时间对芳纶复合材料层间剪切强度影响作用研究

芳纶Ⅲ复合材料制品的性能受成型工艺参数影响，通过对预浸料成型工艺流程分析，发现预浸料的放置时间为影响芳纶Ⅲ复合材料层间剪切强度(Interlaminar Shear Strength, ILSS)的主要参数。为了研究预浸料放置时间对芳纶Ⅲ复合材料层间剪切强度的影响规律和敏感度，采用短梁法层间剪切实验方法，获得预浸料不同放置时间情况下所对应的强度数值。根据实验数据建立该工艺参数对层间剪切强度的回归模型，通过对残差、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。使用该回归模型能够准确地给出预浸料不同放置时间下芳纶Ⅲ复合材料的层间剪切强度，并且获得单参数灵敏度曲线。通过对灵敏度曲线的分析，可以确定参数的稳定性和不稳定性范围。实验结果表明，随着放置时间的增长，芳纶Ⅲ复合材料层间剪切强度呈现先增大后减小的趋势，0°/0°、0°/90°、±45°铺层情况对应的预浸料最佳放置时间在10～22 h内，在这一工艺参数范围内可以保证芳纶Ⅲ复合材料具有最大层间剪切强度。     

热塑性复合材料机器人铺放系统设计及工艺优化研究

针对热塑性复合材料的铺放功能及其实际需求,以机器人为载体,开展了热塑性复合材料铺放设备关键技术及工艺优化研究。根据机器人铺放头特点,提出了铺放头总体设计方案,设计了加热、剪断、重送、夹紧、张力调控等功能模块,开发出了电气控制、PID张力控制、温度控制等控制单元,实现热塑性复合材料机器人铺放设备的搭建。采用GF/PP热塑性预浸料,开展工艺对比试验及检测试验,并探究了显微结构对力学性能的影响,结果表明：铺放工艺制备的试样中层与层间有明显区分,且结晶度较低,是造成其力学性能不及真空袋辅助成型的主要原因。采用响应面法优化了铺放工艺参数并进行试验验证,优化后铺放工艺成型构件的缺陷较少,其力学性能与真空袋辅助成型制备的构件相当,从而验证了热塑性复合材料机器人铺放设备的可行性及有效性。     

碳纤维预浸带自动铺放超声切割器的研究

介绍了铺放过程中模块化碳纤维预浸带切割器的设计,此机构采用超声切割刀,可以对碳纤维预浸带进行任意角度的切割;并设计一种基于PLC和VC可视化界面的切割控制系统,该系统结构简单、性能稳定、经济价值和使用效果突出,切割动作的启停和切割过程自动控制,实现了可靠准确的整洁切割。     

一种新型预浸丝制备设备的研制

国内现有的预浸带生产设备比较复杂,而且采用的预浸带生产方式使预浸带的单卷收卷总长度不能过长,难以满足使用中的长度要求.为了解决这些问题,提出了一种新型的预浸丝制备设备,它主要是通过纤维丝和热熔环氧树脂胶膜的复合、加膜和收卷工艺,实现预浸丝的制备.该设备采用预浸丝的一次直接制备方法,从而省去了预制胶膜纸过程,而且可以实现...     

预浸料玻璃化转变温度测试方法研究

目前,航空产品中复合材料的应用比例逐年上升,对复合材料性能的要求也越来越高,其中复合材料的工艺性能尤其受到人们的关注。玻璃化转变温度是重要工艺性能之一,通过测试玻璃化转变温度可以了解材料的状态变化和使用温度,研究聚合物的物理老化,确定固化加工成型工艺参数,进行树脂的固化反应研究等,测定玻璃化转变对于预浸料的选材,工艺确定和质量控制具有重要的意义。着重阐述运用DSC法测定预浸料玻璃化转变温度的测试过程及主要影响因素,以及通过大量试验总结出的有效质量控制措施,以期完善玻璃化转变温度的测试技术。     

酚醛树脂基玻璃纤维预浸带缠绕圆筒工艺参数优化

相较于传统的复合材料成型方法,预浸带缠绕技术凭借其独特的成型特点已发展成为筒形类构件重要的制造手段。缠绕过程中,多种工艺参数耦合作用,不可避免地使制品存在残余应力,继而引起不同形式的制品缺陷。基于此,针对预浸带缠绕圆筒工艺进行分析,以缠绕张力、缠绕温度及缠绕速度为参数变量,并采用Box-Behnken方法进行实验设计;同时,利用二次多项式回归模型建立制品残余应力与输入参数之间的映射模型,并通过方差分析验证了模型的可靠性及有效性,继而讨论了工艺参数耦合对残余应力的影响规律;最后采用响应面法对获得最优工艺参数组合进行实验,实验结果表明最小残余应力为22.52 MPa,最大预测误差为6%,结果满足工程要求。     

高精度碳纤维反射器制造技术

碳纤维复合材料制件在雷达产品中的应用越来越广,文中介绍了一种获得毫米波高精度反射器的先进工艺方案。首先设计研制高精度母模和碳纤维复合材料模具,然后以该高精度复合材料模具为基础,筛选高性能、成型工艺性好的碳纤维预浸料,通过铺层设计、工艺参数优化等手段,采用热压罐法成型出高精度的碳纤维反射器,之后利用先进的真空镀膜金属化方法对反射器进行金属化。最后获得的Φ400 mm反射器的型面精度为0.039 mm,达到了毫米波的精度要求,其重量仅0.9 kg,较原铝反射器减重80%以上。     

粘弹性阻尼安装架结构设计及减振效能分析

粘弹性阻尼材料的最大优点是可以在很宽的频域和温域内对振动进行抑制,特别适用于机载电子设备结构减振问题.文中阐述了在某机载电子设备安装架上敷设粘弹性阻尼材料的方法和典型工艺,并利用有限元仿真方法对安装架敷设阻尼层前后的减振效能进行了对比,结果表明敷设阻尼层后的安装架有更好的减振效能.     

铜箔／半固化片卷材剪切机研究

铜箔／半固化片卷材剪切机是生产覆铜板的主要装备。研究了铜箔／半固化片卷材剪切机的放卷机构、开卷机构、定长机构、剪切机构及其全数字自动控制系统。放卷机构采用恒定张力控制,开卷机构采用变频控制,定长机构采用伺服控制,采用自有专利的剪切机构,研发了基于PLC的剪切机控制系统。研制的铜箔／半固化片卷材剪切机已经在覆铜板生产企业中得到了应用。     

铺设角度对层合板结构声功率的影响分析*

针对层合板结构铺设角度对前二阶声辐射模态幅值和辐射声功率的影响进行分析。利用分层理论结合有限元模型求解层合板的铺设角度与振动速度信息之间关系。通过声辐射模态理论,以某12层层合板结构为例,研究固定边界条件下的层合板辐射模态数、对称铺设角度、单向铺设角度以及激励力位置对声辐射模态幅值和辐射总声功率的影响。计算结果表明,在相同角度下,对称铺设层合板结构最大声功率值要小于单向角度铺设层合板结构最大声功率值;另外在低频时,对层合板结构辐射声功率起主要贡献的是前两阶辐射模态。并以某16层零度铺设的固定边界条件下的层合板结构为例,对复合材料层合板结构的声辐射模态幅值及声功率进行试验分析。     

Structural analysis of woven-fabric composite considering changes in degrees of in-plane shear deformation during manufacturing process

Journal of Mechanical Science and Technology - In a prepreg compression molding (PCM) process, shear angles-which are changes in the degree of in-plane shear-are caused by the friction between a...