Home>Schools

  • Complex
  • Title
  • Author
  • Keyword
  • Abstract
  • Scholars
Search

[学位]

干纤维自动铺放系统设计及工艺实验研究

Share
Edit Delete Claim

Author:

李追 (李追.)

Indexed by:

学位论文库

Abstract:

干纤维自动铺放技术的工艺原理是通过自动铺丝设备将碳纤维铺放以制备干纤维预成型体,然后经液体成型得到复合材料构件。该成型技术自动化程度高,能够适应大曲率、复杂型面的构件制造,构件成型表面质量好、精度高、力学性能好、效率高、成本低。干纤维自动铺丝已经成为当前复合材料自动铺丝装备研究的热点和趋势。论文针对干纤维自动铺放系统的结构设计和铺放工艺展开研究,为纤维铺放设备的开发及铺放工艺参数的确定提供参考。
首先,针对干纤维自动铺放设备的输送系统和铺丝头两大模块进行功能要求分析和结构设计。搭建了单丝束干纤维自动铺放实验平台,编写了适用于该实验平台的控制程序。采用了滚筒式机械展纤法对纤维丝束进行展宽薄化,实现了碳纤维最大可展宽至14.3mm;研究了树脂膜在加热加压的条件下对纤维的渗透作用,确定了0.3MPa、60°C的热压融合工艺。提出并设计了夹持式低损伤重送机构,通过夹持剪切机构一体化设计,整个夹持剪切过程在0.1s内完成,动作迅速可靠;铺丝系统实现了张力0~8N、控制精度±1N,压紧力100N~250N,铺放速度0~250mm/s范围内可控。
其次,针对张力对干纤维铺放过程中铺层质量的影响进行深入分析。搭建了基于固高运动控制卡及其扩展模块的张力控制系统平台,分析了张力对重送精度和剪切精度的影响作用,即分别影响铺层起始边界精度和终止边界精度;通过误差补偿的方式,当控制丝束张力在2N~6N范围内,铺层边界精度可达到±1.0mm的设计要求。分析了张力对铺层致密性的影响作用,从而影响干纤维预成型体和成型构件的孔隙分布,通过PAM-RTM软件仿真预成型体的RTM工艺树脂填充过程,当控制丝束张力为5N时,制得的干纤维预成型体孔隙率为22.6%,仿真得到树脂渗透后构件孔隙率为6.27%,与实际值仅相差0.6%,说明仿真结果可信。
最后,确定了复合材料层合板样件的性能测试和表征方法并制备层合板样件,提出了以层间剪切强度和孔隙作为层间性能的评价指标,分别研究了丝束张力、压紧力、铺放速度三个工艺参数对层合板样件层间性能的影响,并确定了合适的参数范围;基于单因素实验制定了L9(33)正交实验表,通过正交实验极差分析,确定了最优的铺放工艺参数组合及主次因素:丝束张力4N,压紧力200N,铺放速度100mm/s,此时样件孔隙分布均匀,孔隙率为5.48%,层间剪切强度达到最大值72.1MPa,计算得到纤维体积含量为60.2%。

Keyword:

干纤维自动铺放 结构设计 铺层质量 铺放工艺

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学机械工程学院

Reprint Author's Address:

Show more details

Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 段玉岗

Year: 2017

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 12

FAQ| About| Online/Total:988/217594860
Address:XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY LIBRARY(No.28, Xianning West Road, Xi'an, Shaanxi Post Code:710049) Contact Us:029-82667865
Copyright:XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY LIBRARY Technical Support:Beijing Aegean Software Co., Ltd.