树脂基复合材料自动铺放技术专利分析

随着航空领域技术的迅速发展,复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一,加之专利保护意识的增强,复合材料制造技术领域的专利数量迅速增长.本文利用国家知识产权局、美国及欧洲三大专利数据库,对树脂基复合材料构件自动铺放技术的发明专利采用专利计量分析的方法分析其技术现状及发展趋势.主要内容包括:专利申请的时间分布和空间分布,主要专利权人及其专利文献相关信息,为我国复合材料制造技术创新和战略发展提供参考,并给出实施专利战略的一些建议.     

国内复合材料自动铺放技术发展

复合材料自动铺放技术主要包括自动铺带技术和自动铺丝技术。国内自动铺放技术起步较晚,目前研究的单位主要有南京航空航天大学、武汉理工大学、哈尔滨工业大学、天津工业大学、哈尔滨飞机工业集团有限责任公司、北京航空制造工程研究所、北京航空材料研究院、内蒙古工业大学和华中科技大学等。     

热塑性复合材料纤维铺放技术研究进展

自动纤维铺放技术是飞机复合材料构件自动化成型的关键制造技术之一,其又可细分为自动纤维丝铺放技术和自动纤维带铺放技术。前者适用于平面型或低曲率的曲面型,或者说准平面型复合材料构件的铺层制造;后者综合了自动纤维缠绕与自动纤维带铺放两者的优点,可实现复杂曲面型复合材料构件的铺层制造。     

铺放压力和铺放压辊对丝束铺放质量影响的研究

探讨了规则形和不规则形空间曲面产生铺丝轨迹线的方法,借助有限元的自由网格划分技术,在CAE环境下产生曲面的规则网格划分,提取节点位置信息顺序建立铺丝轨迹线。在铺丝轨迹基础上,导出了筒形件的理论铺丝间隙,采用非线性接触有限元技术模拟了铺丝压辊与筒形件模具力学模型,得到最佳铺丝压力与铺丝参数之间的变化规律,通过调节铺丝参数使丝束与模具表面完全贴合,为提高铺丝质量与精度奠定了基础。     

复合材料自动铺放技术的发展及应用

介绍了自动铺带技术和纤维丝束铺放技术的工作原理、特点、国外发展趋势及应用情况,并探讨了国内的发展现状与需求.     

自动纤维铺放机

M.Torres推出了新一代TORRESFIBERLAYUP纤维铺放机,该设备与老一代产品相比,生产效率高出一个数量级,堪称当今世界上效率最高的纤维铺放解决方案.     

先进复合材料带缠绕、带铺放成型技术

先进复合材料的缠绕、铺放成型是固体火箭发动机壳体,大飞机机身、机翼,风电叶片等核心部件的关键制造技术,对我国重大项目的实施和航空航天事业的发展有着举足轻重的作用。     

大型复合材料丝束铺放机关键部件结构分析

对大型复合材料丝束铺放机关键部件进行了计算分析,对丝束铺放机的总体结构、网格划分及约束加载进行了介绍,详细分析了横梁和铺丝头在不同工作位置由于自重引起的丝束铺放机的变形以及变形对直线运动精度的影响。分析数据对丝束铺放机关键部件结构优化设计提供了理论依据,为横梁反变形设计提供了重要数据。     

基于变刚度纤维曲线铺放的机器人铺放路径规划及运动仿真

根据平面变刚度纤维曲线铺放路径设计了圆柱芯模的变刚度铺放路径规划;应用Denauit-

Hartenbery (D-H)矩阵法解出铺放机器人的末端位姿数学模型;运用Solidworks 软件建立了铺放机器人的虚拟

样机模型并仿真出了末端铺放轨迹;运用Matalb 软件对其进行运动仿真分析,绘制并研究各关节的运动参数

特性,证明了轨迹设计的合理性;利用Matalb 软件将仿真结果与数学模型求解结果进行对比,验证了末端位姿

数学模型的准确性与可靠性。

     

自动铺放技术在大型飞机复合材料结构件制造中的应用

自动铺放技术是工业发达国家近30年来发展和广泛应用的自动化制造技术,包括自动铺带技术和自动铺丝技术.这两项技术的共同优点是采用预浸料,并能实现自动化和数字化制造,高效高速.自动铺放技术特别适用于大型复合材料结构件制造,在各类飞行器,尤其是大型飞机的结构制造中所占比重越来越大.     

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料自动铺放技术研究进展

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料具有力学性能优异、使用温度区间广、可二次加工等独特性能优势,在航空等领域取得了长足发展.为进一步提高该类材料的生产加工效率,以自动铺放技术为代表的自动化加工技术成为当前研究的热点.本文在介绍了自动铺放技术的相关概念和连续纤维增强热塑性树脂基复合材料相关材料体系的基础上,总结了自动铺放技术...     

复合材料自动铺放工艺技术研究现状

在论述复合材料成型自动化技术的基础上,阐述了自动铺放技术的发展历程及在航空航天领域的应用现状,并着重分别从预浸料体系、成型工艺和固化(固结)技术3个方面论述国内外自动铺放工艺技术的研究现状,分析了国内自动铺放工艺技术的发展趋势。     

基于自动丝束铺放技术的复合材料进气道结构设计及试验验证

某型号飞机采用S形进气道,形状复杂,且对刚度、装配、内表面质量及重量要求很高,需要设计一个满足所需的进气道结构.采用复合材料整体成型结构设计,结合自动丝束铺放技术,详细叙述进气道结构设计研制方案及实施方法,并对其进行有限元理论分析及试验验证,结果表明:进气道结构满足强度及刚度要求;自动丝束铺放技术可以有效应用于变截面S形进气道研制.研究结果可对研制其他复杂形状飞机进气道提供依据.     

大型复杂结构的快速纤维铺放

减轻航空飞行器的重量对于提高燃油效率、降低成本,以及长距离飞行和增加载重都非常重要。这方面的创新可由碳纤维的高比强度来实现,而对于高生产率的需求则需要使用极其复杂的机器来实现。     

复合材料自动铺放CAD/CAM软件技术

自动铺放CAD/CAM软件根据材料铺放工艺特性和构件外形特征,按照构件结构设计要求,依照铺放设备机器结构和工作模式,生成可供专用铺放设备实现复合材料构件成型制造的NC加工代码。在满足设计要求的基础上,自动铺放CAD/CAM技术尽可能提高了铺放效率,保证了铺放质量,节约了材料,降低了制造成本。     

原位光固化复合材料纤维铺放制造工艺

通过调整紫外光参数和铺放速度参数,制备了相应的NOL环测试件和层合板样件。研究结果表明紫外光原位固化纤维铺放制造工艺是可行的。复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能和耐腐蚀性能优良等优点。随着复合材料的广泛使用,各种高效低成本的制造方法也不断出现。如纤维铺放成型技术、树脂     

840D复合材料铺放系统及其控制策略

结合大梁带铺放工艺设计了预浸带铺放设备.铺放设备总体采用龙门式结构.分析了铺放设备运动规律和控制要求.采用西门子840D的Gantry功能对龙门架x向移动和横梁的y向移动实现双边同步驱动.针对大梁带铺放工艺要求采用840D的三轴联动和插补功能实现铺带头主运动,两个光栅传感器检测龙门位置(x,y座标),一个旋转编码器用于控制铺放头摆动位置(z座标).采用S7-300完成多数字I/O并行控制,搭建了铺带专用数控系统,很好的完成了铺带运动控制要求.     

纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的失效分析

介绍了一种纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板有限元建模方法。按照曲线铺放规律定义每

一个单元的实常数,并对这种纤维曲线铺放层合板进行建模。在此基础上讨论了在弯曲和压缩失效两种不同

边界条件下,采用Tsai-Wu 失效准则,对其进行失效分析,验证其面内受力情况,计算最大的Tsai-Wu 强度比

倒数1/ R。当1/ R =1 时,所施加的载荷为失效的临界载荷。对比两组纤维直线和纤维曲线的铺层算例,弯曲

失效条件下临界失效载荷提高16%和21%,压缩失效条件下临界失效载荷提高51% 和19%。纤维曲线铺放

层合板有效提高了失效性能。

     

高效、全自动的碳纤维复合材料铺放设备

复合材料在飞机上的应用范围越来越大,为满足这种不断扩大的需求,飞机制造商不断地开发出高效率、低成本的复合材料制造技术。其中,用于制造复合材料结构件的工艺装备的设计制造严重地影响着飞机产品的质量及其成本目标的实现。     

复合材料纤维自动铺放过程碰撞干涉检测

基于七自由度复合材料纤维铺放机器人,对铺放过程中可能出现的碰撞干涉情况进行分析,建立了铺放机器人三维数字化模型,研究了基于实体布尔运算的碰撞干涉检测算法。基于CATIA CAA平台开发了碰撞干涉检测模块,集成于复合材料纤维自动铺放编程软件中,对某型飞机进气道的铺放过程进行了仿真,结果证明本文提出的算法可有效地检测碰撞与干涉。