【摘要】：激光加熱固化殼體成型技術是未來復合材料快速成型領域的熱門研究技術。以傳統的殼體成型為研究背景,分析了傳統殼體成型關鍵技術,開展了激光固化殼體成型技術研究。根據激光固化成型系統的功能需求,設計了系統的加熱裝置和執(zhí)行裝置結構,提出了與之對應的控制方案和檢測方案,并搭建了實驗裝置進行實驗測試。根據生產需求,殼體成型速度有時需要調節(jié),但速度的變化又受其它因素的制約,據此提出了一種可以快速響應的激光恒溫動態(tài)加熱技術。根據激光輻射理論,建立了激光加熱固化殼體成型過程的動態(tài)恒溫加熱模型,得到激光功率與成型速度的數學關系。根據殼體成型系統對加熱源形狀及參數的要求,選擇了半導體激光器作為加熱源,應用光學設計軟件對激光光束進行準直整形設計,得到適用于加熱系統的矩形光斑。針對殼體成型過程中溫度場的變化情況對殼體的成型質量具有重大影響的問題,構建了激光加熱溫度場的二維數學模型,確定了溫度在傳遞過程中的邊界條件。應用有限元分析軟件對加熱過程的溫度場變化情況進行模擬仿真。根據論文研究需要,搭建了實驗裝置以驗證兩個數學模型(即利用激光作為加熱源的恒溫動態(tài)加熱數學模型和有限元溫度場仿真模型)的正確性。實驗結果表明,兩個數學模型的理論值和實驗結果基本一致。
【圖文】：

成型技術的研究背景及其發(fā)展狀況成型技術研究背景料是指由多種不同屬性的材料摻雜在一起組成的多相材料，材料的典型代表，指環(huán)氧樹脂基在摻雜了碳纖維等高性能的一種高性能的復合材料。在物理屬性方面與鋁合金相似但在合金，由于碳纖維復合材料由非金屬材料合成而來，因此具點[1,2]。合材料越來越多的優(yōu)越性能被人們所發(fā)現，Mr.Richard E.Y代提出了殼體纏繞成型技術。如圖 1.1 所示，早期的殼體成帶在浸膠槽中充分浸泡后按照一定的軌跡纏繞在芯模上，纏溫高壓的熱壓罐內進行固化成型，最后將固化成型的殼體進殼體。在這個過程中，，控制復合材料帶的纏繞張力和加熱溫術[4]。

員宋清華、文利偉等人對原有設備進行了改進優(yōu)化，將殼體成型設備小型化，研發(fā)出用于平面殼體鋪放的設備，并且提高了殼體成型質量實現了對小尺寸殼體的高精度成型。西北工業(yè)大學史耀耀教授及其科研團隊成員經過數年研究，攻克了材料帶在鋪放成型過程中所遇到的多個技術難題，如：材料帶鋪放過程中張力的控制、材料帶在纏繞成型過程中側向偏移問題、熱輥加熱溫度控制問題、成型路徑軌跡規(guī)劃等多個關鍵技術難題，并提出了冷壓輥、熱壓輥雙輥同時固化成型理論，根據其理論研制出相應的實驗設備，圖 1.4 為西北工業(yè)大學自主研制的多功能數控材料帶纏繞機[13]。哈爾濱工業(yè)大學的李sセ蒲型哦右捕鑰翹宄尚圖際踔脅乒旒５穆肪豆婊捌浞掄嫦低場⑷砑⒌裙丶際踅辛松釗胙芯浚岢雋嘶

本文編號：2671832