复合材料传动轴设计及制造关键技术的研究

总结了复合材料传动轴的轴管典型结构、材料、纤维角度及铺层、接头连接的设计关键技术及纤维复材传动轴、纤维金属混杂复材传动轴的制造关键技术,最后对复合材料传动轴的设计及制造技术的进一步研究方向进行了展望。     

基于Pro／TOOLMAKER的模具高速加工编程及应用研究

针对模具高速加工的工艺，阐述了采用Pro／TOOLMAKER进行模具高速加工编程策略和走刀方式选择，并以电话机凹模为加工对象，制定合理的加工工艺和切削参数，完成模具高速加工编程。     

面板增强中空复合材料构件微波成形工艺

针对面板增强中空复合材料构件在复合成形时存在的耗费时间较长及难以保证大高度芯柱直立性的问题,提出了能够保证大高度芯柱直立性的铺放成形工艺并设计了用于该成形工艺的芯模,设计了包含使用高导热透波芯模、施加合适固化压力、采用多层异种材质模具、采用定制微波炉、采用多个升温速率这5个措施的微波加热固化方式。利用上述成形工艺制造实验样件,并测试了样件的力学性能,其中平压强度、剪切强度、弯曲刚度和平拉强度分别为2.2MPa、0.60MPa、20.0N·m2、3.3MPa。制造规格为30cm×14.5cm的样件能耗约2028kJ。实验结果表明所提出的成形工艺能高效低能耗制造出芯柱直立性和综合力学性能较好的面板增强中空复合材料构件。     

氧化铝增强混杂纤维复合材料传动轴微波固化性能研究

为了提升微波固化成型复合材料传动轴的承载能力,提出了采用混杂纤维作为增强体,氧化铝颗粒增强环氧作为基体的材料增强方法,同时进行微波固化工艺的优化。通过对比平板试样的层间剪切、拉伸以及动态冲击性能,确定最优体积混杂比、氧化铝含量及微波固化参数。在此基础上,通过织物湿法缠绕制备传动轴缩比件,基于轴的弯曲和扭转试验,对比热固化和微波固化的性能差异等。结果表明:(1)利用低功率预热结合高功率固化,可以在保证固化效率的前提下,提高试样的层间剪切强度;(2)随着碳/玻混杂比的增加,在试样层间剪切和面内拉伸性能增加的同时,伴随着冲击韧性的降低;(3)随着氧化铝含量从0增加到30%,试样的层间剪切强度、拉伸强度和模量分别提升了8. 7%、27. 9%和12. 5%,含量进一步增加会造成性能降低;(4)热固化和微波固化得到的复合材料传动轴身管的最大扭矩、弯曲强度/模量性能处于同一水平。     

间隙对电热变模温高光注塑模具加热效率的影响

采用电热方式的高光注塑模具可以有效消除传统注塑成型过程中塑件的熔接痕、浮纤、银纹等缺陷。高光注塑成型技术要求对模具温度的快速动态控制,然而在电加热高光注塑成型中,电加热棒与模具安装孔之间不可避免地存在间隙,间隙层内的空气大大阻碍热量向模具传递。研究了电加热棒与模具安装孔之间的间隙对电热变模温加热效率的影响,构建了电加热高光注塑模具的三维热响应分析模型,利用有限元分析软件ANSYS进行了三维瞬态传热分析,得到了在不同间隙下的模具表面和电加热棒内部的热响应曲线,并通过大量实验证明了理论分析和模拟方法的正确性。结果表明,加热相同时间,间隙量越小,模具表面温度越高,电加热棒内部温度越低,加热效率越高,相较于间隙在0.32 mm,间隙在0.05 mm加热到60 s的模具表面温度至少高出50%,电加热棒内部的温度至少低55%。隙量对模具加热效率的影响并非成线性关系,而是间隙量在越小的区间,加热效率对间隙更加敏感,研究结果为电热变模温高光模具结构设计和电加热棒的选用提供依据。     

复合材料缠绕成型技术的多样化发展

近年来,纤维缠绕复合材料制作关键环节包括芯模、固化工艺以及固化加压方式等呈多样化发展趋势,促使纤维缠绕成型工艺应用范围日趋扩大,介绍了纤维缠绕成型工艺芯模、固化工艺及固化加压方式多样化发展的现状.     

松弛热定型机腔内三维流场及温度场数值模拟研究

针对松弛热定型机腔内温度场均匀分布控制问题,利用计算流体力学(Computationalfluid dynamics,CFD)方法对腔内流场及温度场进行数值模拟。通过腔内气固耦合传热分析,研究了采用三种不同开孔率均风网时,热定型机腔内的流场及温度场的分布情况。通过分析认为5%开孔率时腔内温度均匀性较好,同时随着开孔率的增大,有利于降低结构应力集中,保证定型机结构寿命,为松弛热定型机的结构改进设计及改善定型效果提供依据。     

多个神经网络模型在磁力泵滑动轴承监测系统中的应用

为了用神经网络法来检测磁力泵滑动轴承的间隙,设计了滑动轴承的间隙检测系统的实验台,根据实验数据建立了神经网络模型;采用多个传感器同时采集位移电压和多个神经网络模型进行迭代求解的方法,实现了对滑动轴承间隙的检测.最后用实验验证了该检测系统的可行性.实验结果表明测量值与实际值很接近,所以用该方法建立的检测系统可行,并达到一定的精度.     

颗粒Al_2O_3增强环氧树脂复合材料的微波固化动力学及性能

利用Avrami法研究了Al_2O_3颗粒及其添加量对E51/DDS体系的微波固化表观活化能的影响,采用差示扫描量热、动态力学分析、力学性能测试和扫描电子显微镜等试验手段对产物的热性能、力学性能及微观形态进行研究。结果表明,Al_2O_3颗粒增强E51/二氨基二苯砜(DDS)体系可以显著降低其微波固化的反应活化能,其中相比于未添加的体系,添加量达到40%时,其微波固化活化能降低了19.3%;加入Al_2O_3颗粒可以提高体系的玻璃化转变温度,增加幅度与添加量正相关;且体系的损耗模量随着添加量的增加而降低。拉伸和弯曲模量随着Al_2O_3添加量的增加而增加,而拉伸和弯曲强度则呈现先增加后减小的趋势。断面分析表明Al_2O_3颗粒的存在阻止了微裂纹的扩展,消耗更多的能量,提高了浇注体的力学性能。     

微波固化成型三维中空复合材料结构的力学性能

为了改善三维中空复合材料结构微波固化成型的固化均匀性,提出了添加外部导热附加模具和内部微波吸收剂两种不同的方法。通过试验研究了附加模具的材料、厚度以及微波吸收剂种类和含量对三维中空复合材料结构力学性能的影响。结果表明,结构的平压失效模式包括芯柱失稳和压溃,剪切失效模式为芯材剪切失效和界面脱粘,短梁弯曲的失效模式为面板/芯材界面的脱粘后屈曲破坏。相比于未添加附加模具,AlN和Al_2O_3陶瓷均可以提高结构的力学性能,但AlN的增强效果更显著。AlN模具厚度的增加不利于结构的力学性能,模具厚度从0.5 mm增加到1.5 mm时,结构的平压、剪切和芯材剪切强度均随之降低。微波吸收剂的添加均可提高中空结构的力学性能,其中剪切和芯材剪切强度随着石墨含量的增加而增加,平压强度随着石墨含量的增加先增加后降低,而Fe_3O_4含量变化则对结构力学性能的影响不显著。