注射成型和注射压缩成型透明件的光学性能对比与分析

通过测试注射成型和注射压缩成型透明件的光学性能以及内应力分布和厚度分布,并结合两种成型方式的技术特点,对注射成型和注射压缩成型透明件的光学性能进行了详细的比较和分析,结果表明:注射成型和注射压缩成型透明件具有良好的表观光学质量,透光率和雾度接近,这与两者在成型材料和表面粗糙度一致有关.但与注射成型透明件相比,注射压缩成型透明件具有更低的双折射、光学畸变和角偏差.注射压缩成型透明件的低双折射源于内部大分子取向程度低,从而取向应力低;低光学畸变和低角偏差光学性能特点除了与低残余应力有关,还与注射压缩成型具有更均匀的收缩率有关.     

注射成型和注射压缩成型角窗的残余应力比较

基于粘性流体力学基本方程和粘度模型,建立了注射成型和注射压缩成型的残余应力计算模型,然后对角窗的注射成型和注射压缩成型进行了计算模拟,结果表明,注射成型角窗的残余应力大,且分布范围宽;注射压缩成型角窗的残余应力相对较小,且分布范围较窄,这种特征与注射压缩成型时熔体流动阻力小、型腔压力和体积温度分布均匀有关。最后采用偏振光法对实际注射成型和注射压缩成型角窗的应力分布进行了测试,进一步验证了注射压缩成型制品的低残余应力特点。     

光学透镜注射成型过程的在线声发射信号监测

基于声发射技术与信号小波包分解,采集成型过程的声发射信号,分析注射成型工艺如注射速度、注射压力、模具温度等对于声发射信号的影响以及有无流动缺陷时声发射信号的区别。实验结果显示,随着注射速度升高或者模具温度的降低,信号能量明显升高。另外注射速度、注射压力和模具温度共同影响信号在375-500k Hz频段能谱系数。缺陷检测实验也表明当375-500k Hz频段能谱系数大于0.1时,二次透镜表面存在缺陷。注射成型过程的声发射信号尤其是375-500k Hz频段信号完全能够反映出工艺参数变化和成型过程熔体流动情况,并且能够实现成型流动缺陷的在线监测。     

基于光学畸变要求的注射成型透明平板应力翘曲分析

研究了注射成型翘曲应力计算模拟对成型透明件光学畸变预测的意义.首先建立了残余应力计算模型和翘曲计算模型,采用了HsCAE软件的相应模块,对透明平板注射过程中的残余应力、翘曲变形及收缩进行了分析.结果表明,平板边缘的残余应力和厚向收缩大而且不均;而中间区域的残余应力和厚向收缩率小且比较均匀;平板中间区域的翘曲变形量最大,且沿平板平面向四周均匀递减.实测了注射成型平板的外形尺寸,验证了模拟结果.光学畸变测试表明,计算模拟显示残余应力和厚向收缩分布不均的区域光学畸变相对严重,而残余应力和厚向收缩均匀的区域具有低光学畸变;翘曲变形均匀也有利于获得低光学畸变,从而显示了翘曲应力的计算模拟对光学畸变预测的指导意义.     

复合材料管道连接件真空辅助成型工艺树脂流动研究

对采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制造复合材料管道连接件的树脂流动过程进行分析,考虑树脂注模工况下的注射口和出射口位置,采用有限元/控制体积方法分别模拟了4种可能树脂注模方式所需工艺时间和树脂流动前锋形状,并确定了合适的注模方式。模拟结果表明:与点注射的树脂注模方式相比,线注射方式可以得到更均匀的树脂流动前锋;进而采用线注射-线出射树脂注模方式能够有效浸润织物。采用模拟所得注模方式开展了VARTM工艺试验,制造了复合材料管道连接件缩比件和整体连接件筒构件,所得试验结果与数值模拟结果一致,验证了模拟结果的可靠性。     

复合材料长桁机械成型工艺

复合材料自动化成型技术在提高复合材料生产效率、降低复合材料制造成本等方面都具有明显优势,为了改进传统生产效率低、质量稳定性差的缺点,利用设计的长桁机械成型设备制备预成型制件,研究了预成型速率以及预成型温度等工艺参数对于成型制件质量的影响,通过尺寸测量、金相分析等方法表征制件拐角厚度、纤维体积分数、孔隙率、纤维偏转变形等参数。结果表明:97℃预成型温度、1~3 mm/min预成型速率、[90°/45°/0°/-45°]2s铺层方式、2. 99 mm成型间距是较优的成型工艺参数,采用此工艺参数制造的制件厚度均匀、孔隙缺陷少、纤维偏转变形小、质量良好,在铺层表面添加聚四氟乙烯布保护层可以有效改善45°方向铺层出现的纤维偏转变形问题。     

碳纤维增强热塑性复合材料盒形件热冲压成型研究

碳纤维增强热塑性复合材料型材传统成型工艺存在操作复杂、成型效率低、成本高、不适合大批量生产等问题,限制其在航空航天领域的大规模应用。为改善成型工艺,提出一种采用模具直接加热纤维增强复合材料板的热冲压成型方法,通过板料拉伸试验和盒形件热拉深成型试验,研究纤维铺向工艺参数以及分析成型过程中试件纤维变形,得出极限拉深深度及成型极限剪切角。针对纤维编织复合材料盒形件热冲压成型,建议采用坯料纤维经纬方向与模具直边平行的放置方式。     

Cf/Al复合材料主承力构件成型关键工艺参数的控制

采用真空反压液相浸渗工艺，研究了M40J／AlMg5复合材料制备工艺中温度对纤维强度保留率、预制件压缩性能和复合材料力学性能的影响。结果表明，随去胶温度的降低，纤维强度保留率提高；预制件处理温度升高，使黏结剂的分子结构发生改变，从而提高预制件的压缩性能；降低成型温度，纤维与基体的界面反应程度减小，复合材料的性能提高。成型温度从680℃降到620℃，复合材料的弯曲强度提高了148MPa，达到646MPa。     

树脂传递成型工艺中树脂流动和凝固过程的非等温仿真

采用控制体／有限元方法建立了模拟树脂传递成型工艺制造薄壁零件时树脂流动和凝固过程的2．5维非等温仿真数学模型，该模型运用纤维、树脂的能量平衡和树脂凝固的质量平衡方程模拟树脂流动和凝固过程中的热量传递和温度变化过程，研究了树脂传递成型工艺过程中树脂流动、温度变化及树脂凝固的数值求解方法，算例结果表明所提出的仿真模型能有效地模拟树脂传递成型工艺过程中树脂流动、温度变化及树脂凝固程度。     

改性BMI树脂固化过程的温度控制优化

针对以改性双马来酰亚胺树脂(BMI)为基体的树脂膜熔渗(RFI)成型工艺,以三维热传导方程与固化动力学模型为控制方程,采用有限元/有限差分方法对所得方程进行离散求解。为了衡量固化质量,提出了两个新的控制参数,并用于最优固化温度控制工艺的模拟。数值结果表明,构件内部温度与固化度均高于表面,而固化保持温度和起始时间会对构件中温度和固化度的均匀性产生较大影响。数值模拟结果对固化过程的优化设计有重要的指导意义。     

双马来酰亚胺树脂化学流变特性研究

在粘度实验的基础上 ,根据双阿累尼乌斯方程对用于 RTM工艺的双马来酰亚胺树脂体系的化学流变特性进行了研究 ,建立了树脂体系的流变模型。通过 DSC热分析实验研究树脂体系的固化反应规律 ,验证了双阿累尼乌斯模型。研究表明 ,模型与实验结果具有良好的一致性。模型可揭示树脂体系在不同工艺条件下的粘度变化规律 ,定量预报 RTM工艺树脂的低粘度平台工艺窗口 ,为合理制定 RTM工艺参数、保证产品质量和实现工艺参数的全局优化提供必要的科学依据     

移动质心再入飞行器建模及自抗扰滚动控制

基于移动质心滚动控制方案,研究了其动力学系统建模和非线性耦合系统控制的问题。不同于移动质心控制系统建模中常用的牛顿力学建模和常规拉格朗日建模法,采用准坐标形式的拉格朗日法建立了完整的系统动力学方程,避免了牛顿力学中复杂的相互作用力分析和常规拉格朗日建模法物理意义不明确的缺点。鉴于移动质心滚动控制系统的非线性、耦合性和时变性,提出把系统的非线性耦合项和外部干扰统归为未知扰动,并采用自抗扰控制(ADRC)技术进行估计和补偿,相对于常用的比例微分(PD)控制,自抗扰控制器能更好地适应系统参数的变化,具有很强的鲁棒性。最后,通过数学仿真验证了整个控制方案的可行性。     

硅橡胶柱面菲涅耳太阳聚光透镜成型工艺研究

研究用空间级柔性透明硅橡胶材料制作线聚焦柱面菲涅开太阳聚光透镜的成型工艺。结果表明，模具的精度对硅橡胶透镜的光学效率有决定性作用，在采用高精度拼接式模具和严格控制工艺流程的条件下，硅橡胶透镜光学效率可达85％以上。     

复杂曲面逆向渐进成形方法的研究

复杂曲面逆向渐进成形的关键是如何确定渐进成形的运动轨迹。渐进成形的运动轨迹是按照成形件的等高线来进行加工的,传统的渐进成形是按照曲面已有的CAD模型,利用现有的后处理加工软件生成等高线加工轨迹进行加工。但由于复杂曲面没有已知的CAD模型或者已知的曲面方程,等高线图无法直接获得,因此,复杂曲面的逆向成形首先要解决等高线图的生成问题。本文通过对复杂曲面已知的离散点进行拟合获得曲面方程,从而得到逆向曲面的等高线图,并综合运用Java及MATLAB的编程优势对实物进行逆向CAD建模,由等高线图再编译成数控加工信息来完成复杂曲面的逆向渐进成形加工。文中给出了该方法的具体算法,并通过有限元数值模拟仿真实际曲面的逆向渐进成形验证了该方法的可行性。     

航空复合材料构件精确制造技术探讨及应用

随着军用航空器对作战效能比和民用航空器对燃油经济性要求的不断提升,以碳纤维增强树脂基复合材料为代表的轻量化高性能材料得以在航空器上广泛应用。国内外许多专家、学者对树脂基复合材料构件制造过程进行了大量的研究。复合材料成型工装制造时,应减少支撑块,并使用Invar钢制造的成型工装来提高复合材料构件的制造精度。在复合材料构件成型时,过低的固化压力会造成复合材料构件内部缺陷,低的升温速率和降温速率能够减少温度梯度对复合材料构件变形的影响。通过对工装补偿和优化成型工艺参数来实现盆形零件的精确制造。     

液态成型复合材料在直升机上的应用

自20世纪60年代以来,高性能树脂基复合材料在直升机结构中的应用获得了迅速发展,传统的预浸料-热压罐成型复合材料在直升机结构上已取得了大量应用,对结构减重、性能提升起到了显著作用。但是,随着复合材料技术的发展以及直升机对低成本、整体成型技术的强烈需求,低成本液态成型复合材料逐渐在直升机上获得应用,其应用水平及应用效果也不断提升。以RTM、VARI两种典型的液态成型技术为主综述了液态成型复合材料在直升机上的应用,并对新型的液态成型工艺进行了介绍,以期能为直升机设计人员和复合材料工艺人员提供选材及工艺方案方面的技术支撑。     

成型压力对EPDM绝热层性能影响研究

为了减少复合材料壳体成型缺陷并优化壳体缠绕工艺,本文采用显微镜观察了较低硫化成型压力下EPDM绝热层内部致密性的变化情况,研究了硫化成型压力对EPDM绝热层本体性能和界面粘接性能的影响规律。结果表明,当成型压力小于0.15 MPa时,硫化后绝热层的内部不致密,存在较多孔隙,表现为密度、力学性能和烧蚀性能均较低;随着硫化成型压力增加,孔隙率逐渐减少直至消失,本体性能和界面粘接性能亦达到一个较高的稳定值,满足使用要求。     

Influence of Autoclave Molding Modes and Stack Structure on Porosity of Composite Materials

Influence of stack structure on porosity of composite materials at different modes of autoclave molding was studied. To reduce porosity of composite materials, specific stack structure and molding mode are recommended.     

玻璃钢压力管材卷制成型工艺中的张力优化设计

在玻璃钢压力管材卷制成型工艺中,卷制张力的设计是保证产品质量的关键之一。本文分析了卷制过程中张力变化规律及影响因素,并由弹性理论给出了一组玻璃钢管的内张力分布公式。根据该组公式讨论一种神经网络结构对卷制张力进行优化。结果表明:通过该神经网络优化的卷制张力能使生产的管材每一层均处于等内张力状态。     

模压绝热接头成型过程压力控制研究

论述了模压过程中压力大小、加压方法对固体火箭发动机模压绝热接头成型质量的影响,试验结果表明模压绝热接头较理想的成型压力为2．5～8 MPa。同时合理考虑流胶余量和模具流胶结构,选择恰当的压力,有利于提高成型工艺的可操作性和稳定性。