双面覆膜与纤维含量对MIM/IMD工艺翘曲变形及力学性能的影响

提出纤维增强微孔发泡双面覆膜模内表面装饰复合成型新方法（GF-D-MIM/IMD），通过在基材中加入玻璃纤维增强相（GF）提升产品力学性能；通过在模具型腔两侧覆膜平衡单面覆膜产生的不均匀温度场，从而降低泡孔分布不均及制品翘曲变形。以拉伸样条为研究对象，采用数值仿真方法，通过在单面覆膜（S-MIM/IMD）、双面覆膜（DMIM/IMD）2种工艺方法中分别添加不同含量纤维，分析气泡半径、数量密度分布规律，探究双面覆膜与纤维含量对成型制品翘曲变形及其力学性能影响。结果表明，相较于S-MIM/IMD,GF-D-MIM/IMD工艺过程中的双面覆膜能有效平衡非对称温度场；纤维含量为20%（质量分数，下同）时，气泡平均半径最小，样条中平均气泡数量密度最大；随着纤维含量增加，拉伸模量与剪切模量呈倍数增长、泊松比呈现先减小再增大的规律。     

红外热源辅助开放空间工业机器人熔融沉积成形装备设计与成形性能研究

针对开放空间工业机器人熔融沉积成形(FDM)的关键问题，研发了基于6轴关节型机器人的FDM设备及控制系统。自主设计了可辅助加热的打印头，开发了打印控制系统和机器人控制系统。通过提出打印头挤出速度和机器人运动的同步匹配方法，实现了机器人FDM装备的稳定工作。然后提出了红外热源辅助工业机器人FDM成形方法，通过工艺试验研究了辅助热源参数对制件宏观力学性能和表面粗糙度的影响规律，通过微观结构表征分析了增强机理。研究结果表明：在开放空间环境下，红外热源可有效提高基材温度，显著增强分子链在股线界面处的扩散缠结、提高界面结合强度，使得层间结合强度增大17.6%、制件表面粗糙度降低58%,验证了红外热源辅助开放空间工业机器人熔融沉积成形方法的可行性和高效性。     

基于ABAQUS的针刺C/C复合材料薄壁锥形件力学仿真平台研究与开发

由于针刺C/C复合材料薄壁件锥形体特殊的纤维铺设工艺，针刺过程中锥形体不同位置处的纤维铺设角度和纤维密度会随圆锥截面半径变化，使得锥形件各处的纤维铺层结构发生改变，导致锥形件整个区域的材料属性不均匀。本文基于ABAQUS软件二次开发，通过Python脚本程序计算锥形件不同区域的相关材料参数，完成对模型材料属性和方向的赋予。另外通过Qt软件建立可视化界面，实现对锥形件的参数化建模。通过改变长程连续纤维的初始铺设角度，研究在加压和拉伸载荷作用下纤维角度变化对锥形体应力分布的影响。实验结果发现，随着纤维初始铺设角度的增大，在内部加压载荷作用下，锥形件大端在环向上所受到的拉应力呈下降的趋势；在拉伸载荷作用下，锥形件在轴向方向上受到很大的拉应力并呈现先上升后下降的趋势。