复合材料制造自动化技术发展

复合材料自动化制造的大规模实施,可以显著降低复合材料结构件的制造成本,采用一体化模压成型以及铺带、自动化检验尚有大的发展空间。因此采用自动化批量生产工艺,是促进复合材料产品降低成本、得到更广泛应用的必由之路。     

航空航天复合材料非热压罐成型研究进展

介绍了复合材料非热压罐成型的研究进展,包括非热罐成型用的树脂体系、预浸料技术、纤维自动铺放技术以及双真空袋成型工艺等,探讨了非热压罐技术的发展现状和前景。     

预浸带铺放过程温度场动态仿真与实验研究

为了测量铺放过程中粘合点温度峰值和复合材料的温度场分布,构建了基于Lab VIEW的温度场在线测量系统。实验中预浸带铺放5层,热风枪稳定温度为200℃。实验结果表明,随着铺放过程的进行,每一层预浸带的温度曲线都出现多个峰值,且峰值逐渐降低,其中第1个峰值即为粘合点温度,平均分别为80.1、91.4、101.3、113、108.3℃,比较可知,各层预浸带粘合点温度逐渐升高。同时,建立了预浸带铺放温度场有限元模型,利用ANSYS中的生死单元以及循环加载技术模拟了预浸带动态铺放过程。有限元模拟结果中的粘合点温度分别为71.8、96.2、104.3、107.9、105.3℃,与实验结果相比误差可控制在10%以内,且粘合点温度越高,其准确性越好。     

基于CATIA生成数控加工路径的机器人纤维铺放轨迹规划

纤维铺放轨迹规划是纤维铺放成型中控制加工路径的关键步骤,直接影响复合材料构件的成型精度和铺放效率。本文基于成熟的商业化CATIA数控加工编程软件进行纤维铺放轨迹计算,获取待处理的加工路径,利用矢量补充和格式转换算法解决了铺放轨迹信息与FANUC机器人兼容性差的问题;借助插值算法求出了输送点和剪断点,补充了铺放轨迹信息,进而得到了完整的铺放信息,缩短了开发周期。在基于FANUC机器人的铺放装备上对某飞机舱门进行铺放实验,验证了基于CATIA数控加工技术的纤维铺放轨迹生成方法具有可行性,铺放轨迹结束点位置误差及轨迹间距误差都在±0.5mm之内。     

面向自动铺放的预浸料动态黏性实验研究

为解决自动铺放过程中预浸料铺贴适宜性问题,以预浸料对模具黏附性及预浸料自身黏附性为考察对象,试制了一套基于剥离实验的动态黏性测试装置,并结合本装置对剥离实验机理加以分析。采用固定其中2种参数,考察第3种参数法研究压力和温度对预浸料与模具及自身黏附性行为的影响。结果表明,2种模式下随着压力的增大,动态刚度值和黏性值均增大;随着温度的升高,动态刚度值降低,黏性值先增大后降低。该研究结果为后续自动铺放工艺研究奠定了理论基础。     

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。     

确定航空复合材料结构大趋向的铺带村及纤维铺放机

简要介绍了美国辛辛那提公司制造的的用于复合材料结构生产的铺带机及铺丝机的发展概况。     

基于自动铺放成型的红外加热系统研究

通过与传统的热风加热技术对比并参照国外相关研究,采用红外加热替代热风加热,根据稳态下自动铺放成型的红外加热数学模型,基于自动铺带机的硬件结构,通过采用前馈控制方式、制定相应的控制策略,搭建了以速度为变量、温度为控制量、可编程控制器为控制核心的红外加热温度自动控制系统.实验结果表明:使用红外加热恒温自动控制系统成型的复合...     

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。

     

自动铺丝末端缺陷角度对层合板拉伸性能的影响

自动纤维铺放(AFP)工艺能够有效制造大型复合材料构件,但在铺放过程中因为丝束末端等断面而出现不同角度内嵌缺陷。为解决相关问题,按照[(90°/0°)5/90°]和[(0°/90°)5/0°]的铺层顺序,在0°和90°铺层内分别设置不同丝束末端角度的孔隙缺陷或重叠缺陷。结果表明:不同角度纤维铺层内嵌不同角度缺陷时,导致复合材料构件差异明显。在90°纤维铺层方向上,内嵌90°孔隙缺陷和90°重叠缺陷时,试件拉伸强度最高,拉伸强度比分别为90. 89%和90. 11%。在0°纤维铺层方向上,内嵌±30°孔隙缺陷和30°重叠缺陷时,试件拉伸强度最高,拉伸强度比分别为28. 48%和50. 71%。