發(fā)布時間：2020-05-25 13:33

【摘要】：熱塑性復(fù)合材料相比熱固性復(fù)合材料具有成型周期短、可循環(huán)使用、耐高溫等優(yōu)良特性,原位固結(jié)是一項高效低成本制造復(fù)合材料構(gòu)件的技術(shù),將熱塑性復(fù)合材料與原位固結(jié)相結(jié)合的成型技術(shù)在未來具有廣闊的發(fā)展空間。本文以熱塑性復(fù)合材料纏繞/原位固結(jié)工藝為研究背景,研究了纏繞過程中溫度場分布情況,通過構(gòu)建溫度控制系統(tǒng)對基底溫度進行精確控制,采用響應(yīng)曲面法設(shè)計纏繞試驗,研究各工藝參數(shù)及其耦合作用對NOL環(huán)力學(xué)性能的影響并獲得最優(yōu)工藝參數(shù)組合。熱塑性復(fù)合材料纏繞過程中溫度歷程影響構(gòu)件的成型質(zhì)量,研究纏繞過程中溫度變化情況非常重要,因此進行了熱塑性復(fù)合材料纏繞過程中溫度場的模擬仿真及試驗驗證。建立纏繞過程的二維熱傳遞數(shù)學(xué)模型,然后基于ANSYS有限元軟件對熱塑性復(fù)合材料纏繞過程進行瞬態(tài)熱分析,通過時間歷程后處理獲得基底鋪層的溫度歷程。設(shè)計搭建纏繞過程中基底溫度場在線測量系統(tǒng),實時測量基底鋪層的溫度并進行存儲。將試驗測量值和仿真得到的數(shù)據(jù)進行比較,驗證有限元仿真的準(zhǔn)確性。為保證熱塑性復(fù)合材料纏繞成型構(gòu)件質(zhì)量,提出溫度控制系統(tǒng)方案精確控制纏繞過程溫度。采用西門子S7-300PLC作為硬件,使用STEP7軟件設(shè)計增量式PID控制器實現(xiàn)對熱塑性纏繞過程溫度的控制。以熱塑性纏繞試驗平臺為基礎(chǔ),搭建了激光加熱溫度控制系統(tǒng),通過PID程序?qū)︻A(yù)浸料纏繞過程溫度進行調(diào)節(jié)和控制,驗證溫度控制方案的有效性。根據(jù)響應(yīng)曲面法在現(xiàn)有的熱塑性復(fù)合材料纏繞平臺上進行纏繞試驗制備NOL環(huán),將NOL環(huán)的力學(xué)性能拉伸強度和層間剪切強度作為優(yōu)化目標(biāo),研究樹脂含量、壓輥壓力及纏繞速度各工藝參數(shù)及其耦合作用對NOL環(huán)力學(xué)性能的影響,建立預(yù)測模型用來分析各項參數(shù)對NOL環(huán)力學(xué)性能的影響,在確認(rèn)模型的合理性之后通過模型得到熱塑性復(fù)合材料纏繞成型最優(yōu)工藝參數(shù)組合。
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文倍，，這一特點造成熱塑性樹脂對纖維的浸漬性差，熱固性樹脂的浸漬，必須進行改進；當(dāng)熱塑性樹脂浸漬過的纖維纏繞于芯點較高，因此需要在纏繞過程中對基底和預(yù)浸料的粘合點加熱構(gòu)件具有良好的層間結(jié)合強度。熱塑性預(yù)浸料的制備或者在線復(fù)合材料纏繞成型的核心問題。國外的熱塑性復(fù)合材料纏繞成DC 公司開發(fā)的熱塑性復(fù)合材料鋪纏技術(shù)已經(jīng)接近成熟，如圖

（c）密度隨溫度變化曲線.4 碳纖維增強聚醚醚酮復(fù)合材料熱性能參數(shù)隨溫度的體是聚醚醚酮樹脂，其為半結(jié)晶聚合物，在纏繞過程導(dǎo)致樹脂基體熔融，樹脂基體從固態(tài)變?yōu)槿廴趹B(tài)是相收外界熱量用來完成相變，因此認(rèn)為樹脂基體吸收的度基本不發(fā)生變化，將此過程中樹脂吸收的外界熱量
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻】

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1 見雪珍;楊洋;袁協(xié)堯;王洪恩;劉衛(wèi)平;;商用客機連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J];上海塑料;2015年02期

2 曾彪;劉玉飛;王寧;王雪嬌;雷振剛;劉渝;;玻璃纖維增強聚丙烯復(fù)合材料力學(xué)性能的研究進展[J];上海塑料;2015年02期

3 王強華;;從碳纖維到碳纖維增強熱塑性塑料[J];玻璃鋼;2012年02期

4 郝海生;黃勇;庹永恒;;基于ADAMS/CAR的汽車前懸架仿真分析[J];北京汽車;2009年04期

5 孫寶磊;陳平;李偉;陸春;;先進熱塑性樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸料的制備及纖維纏繞成型技術(shù)[J];纖維復(fù)合材料;2009年01期

6 尹秀云;楊德旭;;纖維纏繞成型工藝中張力控制系統(tǒng)的研究[J];纖維復(fù)合材料;2005年03期

7 謝霞,邱冠雄,姜亞明;纖維纏繞技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J];天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2004年06期

8 黃漢生;復(fù)合材料在飛機主結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用動向[J];化工新型材料;2004年10期

9 陳紹杰,申屠年;先進復(fù)合材料的近期發(fā)展趨勢[J];高科技纖維與應(yīng)用;2004年01期

10 田愛國,郭強;聚醚醚酮及其復(fù)合材料的特性與應(yīng)用研究進展[J];工程塑料應(yīng)用;2002年02期

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2 王晶;基于響應(yīng)曲面法的多響應(yīng)穩(wěn)健性參數(shù)優(yōu)化方法研究[D];天津大學(xué);2009年

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1 陳國將;基于模糊PID控制的玻璃纖維機械溫度控制系統(tǒng)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2006年

本文編號：2680229