本文關(guān)鍵詞：軌道飛行器自動(dòng)鋪絲制造用預(yù)浸紗制備關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 自動(dòng)鋪絲 熱熔法 高模量預(yù)浸紗 展紗寬度 含膠量 工藝參數(shù)優(yōu)化

【摘要】：本文針對(duì)軌道飛行器鋪絲用高模量碳纖維預(yù)浸紗制備技術(shù)中纖維束展開與損傷、樹脂浸潤(rùn)與含膠量控制等關(guān)鍵技術(shù)開展研究工作,分析了不同展紗方案的優(yōu)缺點(diǎn),研究了超聲輔助展開、機(jī)械式展紗輥展開的方法;通過建立樹脂浸潤(rùn)模型,研究了膠膜厚度、放紗張力、樹脂溫度、收卷速率以及差速比等因素對(duì)含膠量的影響規(guī)律,并應(yīng)用響應(yīng)曲面法優(yōu)化了工藝參數(shù),通過小批量試制,所生產(chǎn)的預(yù)浸紗達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求,滿足航天急需。主要研究工作如下:(1)在前期研究的基礎(chǔ)上,對(duì)比分析了機(jī)械式展紗輥法、超聲池法和超聲桿法等三種不同的纖維展開方案,研究了三種展紗方案對(duì)纖維束展寬與損傷的影響;為滿足纖維充分展開前提下低損傷的要求,選用機(jī)械式展紗輥法進(jìn)一步研究了放紗張力、過輥數(shù)目、展紗輥直徑對(duì)高模量碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度保持率的影響規(guī)律以及3種不同程度損傷情況對(duì)不同系列纖維的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:放紗張力越大,過輥數(shù)目越多,展紗輥直徑越小,對(duì)纖維損傷的影響越嚴(yán)重;放紗張力應(yīng)控制在5-20N,過輥個(gè)數(shù)應(yīng)控制在3-5個(gè),展紗輥直徑的影響較小;相同制備環(huán)境下,M系列纖維損傷高于T系列纖維;高損傷條件下,兩種纖維的拉伸強(qiáng)度保持率均達(dá)到對(duì)比值的90%以上,工程制備預(yù)浸紗時(shí)可依據(jù)高損傷實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。(2)分析了預(yù)浸紗制備浸膠工藝,建立了樹脂浸潤(rùn)纖維束的浸漬模型,通過單因素以及正交試驗(yàn),研究了膠膜厚度、放紗張力、樹脂溫度、收卷速率以及差速比等因素對(duì)含膠量的影響規(guī)律,獲得了最優(yōu)化工藝參數(shù),開展了工藝穩(wěn)定性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期一致,同時(shí)驗(yàn)證了工藝參數(shù)優(yōu)化的正確性與有效性。(3)采用中心復(fù)合設(shè)計(jì)響應(yīng)曲面法,建立了放紗張力、膠膜厚度、差速比、收卷速率、樹脂溫度與預(yù)浸紗質(zhì)量之間的響應(yīng)模型,并分析了各工藝參數(shù)及其交互作用對(duì)預(yù)浸紗質(zhì)量的影響規(guī)律,優(yōu)化了工藝參數(shù),并通過精密預(yù)浸紗制備系統(tǒng)開展了小批量試制,所試制的預(yù)浸紗寬度、含膠量、損傷均達(dá)到指標(biāo)要求。
【關(guān)鍵詞】：自動(dòng)鋪絲 熱熔法 高模量預(yù)浸紗 展紗寬度 含膠量 工藝參數(shù)優(yōu)化
【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】：2016
【分類號(hào)】：V46
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究背景14-16
• 1.1.1 先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料14
• 1.1.2 自動(dòng)鋪絲技術(shù)14-15
• 1.1.3 軌道飛行器對(duì)結(jié)構(gòu)材料及成形工藝的要求15-16
• 1.2 鋪絲預(yù)浸紗制備技術(shù)16-18
• 1.2.1 寬幅預(yù)浸料分切技術(shù)17
• 1.2.2 纖維束直接熱熔浸漬技術(shù)17-18
• 1.3 自動(dòng)鋪絲用預(yù)浸紗技術(shù)指標(biāo)18-19
• 1.3.1 寬度、厚度18
• 1.3.2 纖維損傷18-19
• 1.3.3 含膠量19
• 1.3.4 預(yù)浸紗浸透性19
• 1.4 課題研究意義及研究?jī)?nèi)容19-21
• 1.4.1 課題研究意義19
• 1.4.2 本文主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第二章 纖維束的展寬方式與損傷研究21-35
• 2.1 熱熔浸膠系統(tǒng)21-22
• 2.2 材料體系的選擇22
• 2.3 纖維束展寬機(jī)理分析對(duì)比22-24
• 2.3.1 機(jī)械式展紗輥法對(duì)纖維束展寬分析22-23
• 2.3.2 超聲波法對(duì)纖維束展寬的分析23-24
• 2.3.3 超聲波的熱效應(yīng)24
• 2.4 纖維束展寬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析24-26
• 2.5 展寬方式對(duì)纖維束損傷的分析26-27
• 2.6 纖維束過輥損傷研究27-33
• 2.6.1 纖維束過輥損傷機(jī)理分析28
• 2.6.2 纖維束損傷試驗(yàn)研究28-31
• 2.6.3 過輥損傷對(duì)不同纖維力學(xué)性能的影響31-33
• 2.7 本章小結(jié)33-35
• 第三章 預(yù)浸紗的浸膠機(jī)理及含膠量控制研究35-49
• 3.1 含膠量要求及測(cè)量方法35
• 3.1.1 含膠量要求35
• 3.1.2 含膠量測(cè)量方法35
• 3.2 樹脂體系及浸漬溫度選擇35-36
• 3.3 浸膠方式設(shè)計(jì)36-37
• 3.4 浸膠過程研究37-40
• 3.4.1 樹脂浸漬纖維束過程37
• 3.4.2 模型分析37-39
• 3.4.3 浸漬程度與含膠量的關(guān)系39-40
• 3.5 含膠量影響因素實(shí)驗(yàn)研究40-44
• 3.5.1 膠膜厚度對(duì)含膠量的影響41-42
• 3.5.2 放紗張力對(duì)含膠量的影響42-43
• 3.5.3 樹脂溫度對(duì)含膠量影響43
• 3.5.4 收卷速率、差速比對(duì)含膠量影響43-44
• 3.6 正交試驗(yàn)分析44-47
• 3.7 工藝穩(wěn)定性驗(yàn)證47
• 3.8 勻膠階段改進(jìn)47-48
• 3.9 本章小結(jié)48-49
• 第四章 預(yù)浸紗質(zhì)量工藝參數(shù)優(yōu)化研究49-71
• 4.1 預(yù)浸紗制備系統(tǒng)49-50
• 4.1.1 預(yù)浸紗質(zhì)量指標(biāo)要求49
• 4.1.2 精密預(yù)浸紗制備系統(tǒng)開發(fā)49-50
• 4.2 各系統(tǒng)主要功能分析50-54
• 4.2.1 放紗系統(tǒng)50-51
• 4.2.2 張力控制與展紗51-52
• 4.2.3 浸膠系統(tǒng)52-53
• 4.2.4 勻膠系統(tǒng)53
• 4.2.5 在線檢測(cè)系統(tǒng)53-54
• 4.2.6 收卷覆膜系統(tǒng)54
• 4.3 響應(yīng)曲面法優(yōu)化分析54-57
• 4.3.1 預(yù)浸紗質(zhì)量?jī)?yōu)化原則55
• 4.3.2 響應(yīng)曲面模型建立55-56
• 4.3.3 響應(yīng)曲面模型的誤差分析56-57
• 4.3.4 中心復(fù)合設(shè)計(jì)57
• 4.4 響應(yīng)曲面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)57-68
• 4.4.1 響應(yīng)曲面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)57-58
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)材料58
• 4.4.3 響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果58-61
• 4.4.4 方差分析與顯著性檢驗(yàn)61-64
• 4.4.5 響應(yīng)面分析64-67
• 4.4.6 工藝參數(shù)優(yōu)化67-68
• 4.4.7 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68
• 4.5 預(yù)浸紗帶拉伸試驗(yàn)68-69
• 4.6 本章小結(jié)69-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 本文工作總結(jié)71
• 5.2 后續(xù)工作展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1009799