發(fā)布時(shí)間：2023-04-28 18:07

　　碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)膠接工藝廣泛應(yīng)用于各類航空結(jié)構(gòu)件的制造,而表面清洗是提高復(fù)材膠接件強(qiáng)度與性能的有效途徑。傳統(tǒng)清洗技術(shù)對復(fù)材表面破壞較大或效率較低,利用脈沖激光能夠更加高效和精準(zhǔn)地對復(fù)合材料進(jìn)行表面清洗,從而有效提高膠接強(qiáng)度。本文針對CFRP膠接前清洗技術(shù)需求,開展了激光清洗復(fù)材的工藝實(shí)驗(yàn)、激光清洗復(fù)材過程模型的建立、激光與復(fù)合材料作用的熱效應(yīng)、激光參數(shù)對CFRP膠接性能的影響等方面的研究。首先,研究了紅外與紫外脈沖激光對CFRP作用機(jī)制以及由紅外激光引起的CFRP表面樹脂的熱解氣化和碳纖維的燒損機(jī)制。針對激光清洗CFRP的主要工藝參數(shù)開展正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果探究激光工藝參數(shù)對CFRP母材表面微觀結(jié)構(gòu)的影響,進(jìn)而初步篩選出較為適合膠接前清洗的三組工藝參數(shù)。包括:第一組,紅外激光表面清洗工藝參數(shù):掃描速度9000mm/s,激光功率25.9W,脈沖頻率50kHz;第二組,紫外激光部分清洗工藝參數(shù)組合:掃描速度500mm/s,激光功率13.6W,脈沖頻率30kHz;第三組,紫外激光全清洗工藝參數(shù)組合:速度300mm/s,激光功率13.6W,脈沖頻率30kHz。其次,針...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 脈沖激光對材料表面作用研究現(xiàn)狀
        1.2.2 激光對復(fù)合材料作用仿真研究現(xiàn)狀
    1.3 本課題主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
第二章 CFRP的激光表面清洗實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 脈沖激光CFRP表面清洗原理
        2.1.1 紅外脈沖激光CFRP表面清洗原理
        2.1.2 紫外脈沖激光CFRP表面清洗原理
    2.2 紅外與紫外脈沖激光CFRP表面清洗實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.2 紅外脈沖激光CFRP表面點(diǎn)掃描實(shí)驗(yàn)
        2.2.3 紅外脈沖激光CFRP表面清洗實(shí)驗(yàn)
        2.2.4 紫外脈沖激光CFRP表面清洗實(shí)驗(yàn)
    2.3 CFRP激光表面清洗實(shí)驗(yàn)表面形貌測試與結(jié)果分析
        2.3.1 微觀形貌與粗糙度測試
        2.3.2 激光點(diǎn)燒蝕表面形貌結(jié)果分析
        2.3.3 激光清洗CFRP表面形貌結(jié)果分析
        2.3.4 紫外激光清洗CFRP表面形貌結(jié)果分析
        2.3.5 表面粗糙度分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 激光清洗CFRP過程計(jì)算模型建立
    3.1 激光清洗CFRP物理模型的建立
        3.1.1 CFRP幾何模型的建立
        3.1.2 熱傳導(dǎo)方程和定解條件
        3.1.3 質(zhì)量守恒與能量守恒
        3.1.4 邊界條件
    3.2 復(fù)合材料對激光的吸收和熱分解
    3.3 激光清洗CFRP溫度場模型
        3.3.1 脈沖紅外激光點(diǎn)燒蝕復(fù)合材料模型
        3.3.2 脈沖紅外激光線清洗復(fù)合材料模型
        3.3.3 熱物性參數(shù)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 CFRP在激光清洗中的溫度場仿真分析
    4.1 激光清洗CFRP三維溫度場模型的仿真求解
        4.1.1 紅外脈沖激光點(diǎn)燒蝕CFRP的模擬計(jì)算
        4.1.2 紅外脈沖激光線清洗CFRP的模擬計(jì)算
    4.2 激光參數(shù)對復(fù)合材料溫度場的影響
        4.2.1 掃描速度對溫度場的影響
        4.2.2 激光功率對溫度場的影響
    4.3 基于激光掃描路徑的溫度場在空間上的分布特征
    4.4 本章小結(jié)
第五章 激光清洗對CFRP膠接力學(xué)性能影響研究
    5.1 激光輻照過程中的力學(xué)效應(yīng)
    5.2 激光處理后的CFRP膠接實(shí)驗(yàn)及分析
        5.2.1 膠接實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 膠接強(qiáng)度測試
    5.3 激光參數(shù)對CFRP膠接力學(xué)性能的影響
        5.3.1 CFRP膠接接頭破壞模式分析
        5.3.2 激光能量密度對CFRP膠接力學(xué)性能的影響
        5.3.3 激光波長對CFRP膠接力學(xué)性能的影響
    5.4 接觸角測量及表面自由能計(jì)算
        5.4.1 接觸角的測量
        5.4.2 通過接觸角計(jì)算表面自由能
        5.4.3 表面接觸角及自由能計(jì)算結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號：3804207