【摘要】：自動(dòng)鋪放技術(shù)采用數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)浸料的逐層鋪放,是先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料低成本制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。預(yù)浸料層間粘結(jié)性能直接影響鋪放質(zhì)量,甚至決定自動(dòng)鋪放能否順利進(jìn)行。本文以大型復(fù)合材料構(gòu)件國(guó)產(chǎn)預(yù)浸料自動(dòng)鋪放為背景(國(guó)家“973”計(jì)劃:大型復(fù)合材料預(yù)制件鋪放中纖維形態(tài)形成機(jī)制與精準(zhǔn)調(diào)控原理,項(xiàng)目編號(hào):2014CB046501),采用自行設(shè)計(jì)的預(yù)浸料粘結(jié)性能低速實(shí)驗(yàn)裝置,研究了鋪放溫度、鋪放壓力、鋪放速度等鋪放工藝參數(shù)及預(yù)浸料存放時(shí)間、鋪層方向等諸多因素對(duì)國(guó)產(chǎn)預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的影響。針對(duì)國(guó)產(chǎn)預(yù)浸料在大型復(fù)合材料構(gòu)件高效自動(dòng)鋪放中的應(yīng)用,提出了預(yù)浸料層間粘結(jié)性能高速實(shí)驗(yàn)裝置方案。(1)運(yùn)用樹脂粘合片理論建立了自動(dòng)鋪放過(guò)程中相鄰預(yù)浸料的貼合模型,并推導(dǎo)出樹脂對(duì)鋪層的浸潤(rùn)面積公式。采用自主設(shè)計(jì)的預(yù)浸料粘結(jié)性能低速實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)單因素及正交實(shí)驗(yàn),研究了不同鋪放溫度、鋪放壓力和鋪放速度等鋪放工藝參數(shù)對(duì)國(guó)產(chǎn)預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期一致。這為大型復(fù)合材料構(gòu)件國(guó)產(chǎn)預(yù)浸料自動(dòng)鋪放工藝窗口及設(shè)備窗口匹配提供了參考。(2)針對(duì)自動(dòng)鋪放工程實(shí)際,通過(guò)粘結(jié)性能低速實(shí)驗(yàn),獲得了室溫環(huán)境存放時(shí)間對(duì)自動(dòng)鋪放過(guò)程中預(yù)浸料層間粘結(jié)性能影響規(guī)律,并探討了相鄰鋪層方向與預(yù)浸料層間粘結(jié)性能的作用關(guān)系。結(jié)果表明:在溫度30℃、壓力107N、速度100mm/min測(cè)試條件下,48h內(nèi)預(yù)浸料層間粘結(jié)性能值由14.62N/50mm降低到0.60N/50mm;在溫度30℃、壓力107N、速度300mm/min測(cè)試條件下,0°/90°鋪層間粘結(jié)性能值是0°/0°的1.97倍。(3)提出了三種預(yù)浸料層間粘結(jié)性能高速實(shí)驗(yàn)裝置的方案,通過(guò)分析比較各方案的優(yōu)缺點(diǎn),完成了高速鋪放(60m/min)、氣缸加壓和紅外燈加熱預(yù)浸料的層間粘結(jié)性能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案設(shè)計(jì),該方案兩卷預(yù)浸帶同時(shí)剝離、通過(guò)張力傳感器記錄剝離力,消除了預(yù)浸料之間摩擦力,進(jìn)而提高了預(yù)浸料層間粘結(jié)性能測(cè)量的精度,更符合自動(dòng)鋪放實(shí)際。(4)在預(yù)浸料層間粘結(jié)性能高速實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,完成了高速實(shí)驗(yàn)裝置中紅外加熱燈、氣缸、張力傳感器、A/D模塊、伺服電機(jī)和同步帶等元器件的選型,設(shè)計(jì)了預(yù)浸帶放卷和導(dǎo)向裝置、加熱裝置、剝離裝置、牽引裝置、測(cè)量裝置等子系統(tǒng),并提出了總體控制方案。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB332

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本文編號(hào)：2565516