纤维单向缠绕成型锥形壳体的研究

本文主要从铺层设计、线型设计、缠绕工艺参数的合理选择及固化成型等方面着手,利用纤维单向缠绕技术对制备锥形壳体的工艺过程进行初步探索研究.实验结果证明,纤维单向缠绕制备锥形壳体具有可行性,是一种新型成型方法.     

固定式燃料电池储氢气瓶的研制

以固定式燃料电池储氢气瓶的广泛应用为背景,对12L碳纤维全缠绕储氢气瓶的开发进行了研究。本文对CYD-128树脂浇铸体的拉伸性能进行了测试,同时开展了T700-12K/CYD-128复合材料NOL环的层间剪切试验。在此基础上,利用商业CADWIND软件,根据气瓶的技术指标对其进行了碳纤维的缠绕铺层设计,并利用ANSYS有限元应力分析,以对复合材料气瓶的缠绕工艺方案进行验证。根据设计的线型完成35 MPa高压储氢气瓶的缠绕,各项指标均满足使用要求。     

纤维缠绕环形压力容器复合材料结构设计

本文在环形容器复合材料缠绕原理的基础上,从环形容器工作下的受力状态分析入手,推导出环形容器的受力方程;根据环形容器双螺旋缠绕测地线方程,结合相关工艺参数,进行复合材料结构铺层设计,确定出优化缠绕线型的切点数。根据该理论,通过编写VB程序,实现纤维缠绕环形容器复合材料纤维层的计算机参数化设计。     

不等开口压力容器非测地线缠绕的CAD/CAM技术

本文针对两端封头开口比大的复合材料容器在缠绕工艺中遇到的纤维滑线问题,对圆筒段路径采用非测地线,封头为近测地线的轨迹,详细讨论了不同结构形式容器缠绕角的求解方法,从而实现非测地线路径设计.并给出非测地线稳定缠绕的判别公式,对缠绕可行性进行了分析判断.最后在此基础上开发了缠绕程序,实现了缠绕工艺的自动化铺层设计和缠绕成型,对不等开口容器的缠绕设计和工艺具有指导性作用.     

小角度缠绕矩形复合材料管的研究

主要从材料选择、模具设计、线型设计等方面着手,对小角度缠绕矩形复合材料管成型技术进行研究;设计的带挂线模具封头在小角度缠绕下改善了纤维缠绕线型滑线,减少了材料损耗;解决了小角度缠绕矩形复合材料管的缠绕线型稳定问题。实践结果表明:小角度缠绕矩形复合材料管方法可行。     

树脂基超混杂复合材料成型工艺研究

本文系统研究了金属纤维 /树脂基超混杂复合材料层压成型工艺(即SHCM)的铺层设计和铺层工艺 ,探讨并确定了固化工艺和后固化处理参数 ,从而使材料具有优异的性能。     

薄壁内衬复合材料发射筒结构设计与缠绕工艺研究

为了探究碳纤维增强复合材料在单兵筒式武器设计中的应用,开展了薄壁内衬碳纤维增强复合材料发射筒结构设计和工艺技术研究。首先,基于弹性理论和网格理论分别建立薄壁内衬层和碳纤维增强层厚度计算模型;其次,基于纤维增强复合材料损伤过程,分析了复合材料筒身的失效形式,讨论了采用不区分失效形式的Tsai-Wu强度准则和区分失效形式的Hashin强度准则的作用影响;最后,阐述了复合材料发射筒的缠绕工艺流程,重点分析了铺层方式和缠绕张力对纤维缠绕工艺的影响。研究结果可以为复合材料发射筒以及纤维增强复合材料圆筒结构的设计和加工提供参考。     

复合材料纤维缠绕成型CAD/CAM相关技术研究

纤维缠绕成型是制造高强度复合材料制品的一种重要的工艺方法，将CAD／CAM方法应用其中可以大大提高生产效率，降低设计成本。本文提出了纤维缠绕CAD／CAM系统的总体方案，并对其中缠绕数学模型、线型优化、丝嘴轨迹生成等量要组成部分进行了分析与研究，为CAD／CAM系统的开发奠定了理论基础。     

格栅形碳纤维复合材料制件成型技术研究

介绍了一种格栅形碳纤维复合材料锥筒制件的成型工艺技术。纤维采用日本东丽公司的M40，基体为648酚醛环氧树脂一三氟化硼单乙胺体系（4211体系），采用铸铝模具、真空袋热压罐成型工艺。通过工艺研究，突破了模具设计与制造、铺层设计、制件外观质量保证、制件尺寸精度控制、成型工艺等关键技术，成型的制件格栅条宽度和厚度均匀，外表光洁，尺寸精度高，满足了设计要求。     

复合材料缠绕法的对比研究

复合材料缠绕成型技术已成为复合材料加工的重要工艺.详细研究了2种复合材料缠绕加工方法:参数化缠绕法(parameter winding method,PWM)和网格缠绕法(mesh winding method,MWM),并分别用2种方法对叶片进行了缠绕成型实验.依据叶片缠绕实验的效果,从缠绕的设计、线型规划以及最终效果等方面对比分析2种缠绕法.结果表明:MWM比传统PWM在异型构件的缠绕成型方面更具灵活、方便、高效的优点.     

复合材料风扇叶片成型关键技术探索研究

复合材料风扇叶片是商用大涵道比涡扇发动机的重要转动部件，其重量和性能将直接影响发动机的推重比和性能。复合材料风扇叶片具有结构复杂、受载工况恶劣、制造质量要求高等特点，为了提升国产商用航空发动机复合材料风扇叶片成型质量，针对复合材料风扇叶片成型工艺关键技术难点问题，从叶片模具设计与材料选用、大厚度榫头铺层设计与铺叠方法、固化工艺精细化控制及全型面拟合自适应加工等方面研究了制造工艺对叶片质量的影响，对比分析了不同工艺方法下叶片叶型尺寸、内部纤维取向、制造缺陷、随炉件力学性能水平的差异。结果表明，选用Invar钢作为模具材料，改善榫头铺层插入层的设置位置、数量和铺层顺序，精细化控制固化温度、压力等关键工艺参数，全型面拟合自适应加工等方法有效提高了叶片成型质量和尺寸符合性。     

缠绕用直接纱力学性能表征方法的研究及应用

模拟缠绕管道的纤维排布方式,对玻璃纤维单向织物进行特殊铺层设计,并采用真空辅助成型工艺制备连续玻璃纤维增强热固性树脂复合材料。通过对这类复合材料拉伸强度的测试,获得了与玻璃钢管道力学性能相对应的测试结果。经过实际应用,该测试方法可以用来表征连续玻璃纤维的力学性能,并能够应用在缠绕管道用直接纱的研究开发中。     

纤维缠绕复合材料弯管的线型研究

基于测地线建立了复合材料弯管的数学模型,在弯管段两端由圆柱段过渡连接,对其缠绕成型过程进行了研究,采用测地线进行弯管圆环段的缠绕,对于过渡连接的两段圆柱段采用非测地线进行缠绕,对复合材料弯管的纤维稳定缠绕条件进行推导,给出其缠绕线型方程和最小的稳定缠绕角。分析了不同的中心线曲率半径与弯管半径比对缠绕角的影响,并应用MATLAB编程对设计的理论线型进行验证性仿真,证明缠绕线型的可缠绕性以及满足纤维缠绕的基本要求。     

大开口高承载网格加筋壳的设计与工艺

本文采用有限元法计算了承受高轴压和外压作用下的大开口复合材料纵横密加筋壳的稳定性，得出不同铺层角度、不同受力工况下的大开口圆柱壳的临界载荷，并采用1：1试验件进行试验验证，将计算值与实验值进行了比较；对大开口复合材料纵横密加筋壳的缠绕工艺进行了研究，解决了大开口网格加筋壳开口补强的一次成型技术和密筋及开口部分的多丝嘴、无增量、非线性机械化缠绕成型工艺技术。     

专利文摘

正专利名称:一种玻璃钢化粪池筒体与支撑圈一体缠绕成型工艺专利申请号:CN201410439825.3公开号:CN104261671A申请日:2014.09.01公开日:2015.01.07申请人:杨冠军本发明提出了一种玻璃钢化粪池筒体与支撑圈一体缠绕成型工艺,通过浸胶小车和纱架将玻璃钢纤维束缠绕到模具外壁上形成玻璃钢筒体,本工艺先缠绕支撑圈后缠绕筒体,最终     

干纱缠绕复合材料压力容器的结构设计与强度分析

相对于湿法缠绕复合材料压力容器传统的壳单元建模与分析方法,提出了一种基于干纱束模式的纤维缠绕压力容器的细观建模和强度分析方法。通过Python和MATLAB完成干纱缠绕层的参数化建模,利用有限元软件ABAQUS研究各工况下压力容器的力学响应。使用机器人缠绕工作站完成压力容器的干纱缠绕实验,验证了设计参数和线型的可行性。结果表明:基于干纱束的参数化建模方法能准确地反映纤维缠绕的真实路径;同一角度纤维层连续的铺层方案更适用于干纱缠绕结构;工作压强(4 MPa)下,气瓶各区域的应力值均满足设计要求,筒身段环向层纤维的最大主应力远大于螺旋层;当内压达到16 MPa时,气瓶环向纤维断裂引发气瓶失效。     

复合材料机身筒段典型结构整体成型技术研究

本文分析了复合材料机身筒段典型结构特点,选择帽型长桁与机身蒙皮共固化整体成型工艺,模具采用分体-组合形式设计,帽型长桁空腔采用高分子芯模填充,针对筒段结构进行了自动铺丝模拟及铺丝设备运动仿真。通过工艺验证和评估,采用高分子芯模填充可以满足长桁铺丝头铺丝压力及成型过程加压要求,铺丝参数设置合理,模具设计满足结构成型要求。制备的筒段典型结构外观、外形和内部质量满足相关要求,证明了方案的可行性。     

管束集装箱Ⅳ型储氢瓶筒体CFRP层抗弹冲击数值模拟

利用Abaqus/Explicit有限元仿真软件建立了管束集装箱Ⅳ型储氢瓶筒体碳纤维增强复合材料(CFRP)层子弹冲击模型,重点探讨了当子弹以不同冲击初始速度穿透均衡CFRP储氢瓶筒体时的纤维缠绕角度与筒体CFRP层抗弹冲击性能的变化规律。结果表明:在模拟条件下,当子弹以250～500 m/s的较低速度冲击储氢瓶筒体时,筒体CFRP层抗弹冲击性能伴随纤维缠绕角度的递增呈现先增强后减弱的趋势,在缠绕角度为±45°左右时的筒体CFRP层抗弹冲击性能最好;当子弹以500～850 m/s的较高速度冲击筒体时,筒体CFRP层抗弹冲击性能同纤维缠绕角度的关系不明显。该研究可为管束集装箱Ⅳ型储氢瓶的抗冲击设计及优化提供参考。     

碳纤维／环氧树脂在橡胶内衬表面的全缠绕工艺设计

根据橡胶内衬碳纤维全缠绕压力气瓶的技术指标,依据网格理论对缠绕层和缠绕张力进行详细的理论设计计算,确定缠绕参数和工艺.选用的环氧树脂体系力学性能优异,其黏度满足缠绕成型工艺要求,同时复合材料NOL环的断面形貌表明该树脂体系与T800碳纤维界面结合良好.对缠绕成型的压力气瓶进行试验,检测表明.水压爆破试验和疲劳试验结果均满足复合材料气瓶的设计要求.     

铝内衬碳纤维复合材料压力容器非测地线缠绕与强度分析

本文对碳纤维缠绕复合材料压力容器进行了非测地线缠绕线型设计、有限元仿真和纤维缠绕与水压爆破实验。根据非测地轨迹确定了复合材料压力容器的最佳缠绕参数;采用有限元软件ABAQUS对其受压状态下的应力应变值进行分析,研究内压为35 MPa时压力容器的应力状态,并预测其爆破强度为92.2 MPa;缠绕实验在五轴数控缠绕机上进行,使用T800碳纤维制备了铝合金内衬复合材料压力容器,其纤维缠绕层共26层,缠绕完成后纤维排列整齐均匀,无滑纱现象。固化后其爆破压强为87.5 MPa,与仿真结果相对误差为5.1%,验证了仿真分析的可行性。