自动铺丝构件缺陷形成机理的研究进展

自动铺丝是一种重要的复合材料自动化成型方法,可实现连续变角度铺放,适合大曲率复杂构件的制造,但成型质量受到了多种工艺参数的影响。本文从自动铺丝预浸料的粘弹性和流动性、结晶度、铺层的层间剪切强度、残余热应力以及最大弯曲力等方面对自动铺丝构件成型缺陷的形成进行了表征和机理分析;给出了影响构件成型缺陷的工艺参数,并总结了工艺参数优化方法的研究进展。最后,对自动铺丝构件成型缺陷形成机理的未来研究方向进行了展望。     

一种新型无游梁抽油机的设计与分析

鉴于传统游梁式抽油机在结构和工作原理上有诸多限制,提出了一种新型无游梁式抽油机的创新设计方案。根据经典力学平衡原理,采用变力矩配重机构来完成对减速器输出扭矩辅助做功,并结合具有良好弯曲性能的扁钢丝绳作为抽油机牵拉绳索,利用桁架结构保证抽油机长期稳定运转,由带传动和齿轮减速器完成对电机的第一级和第二级的减速工作,用空间来换取效率,以降低电机的平均功率,从而实现节能减排的目的。     

圆柱壳三次非均匀有理B样条曲线变角度铺放轨迹设计及屈曲特性

基于三次非均匀有理B样条(NURBS)曲线,开展纤维变角度圆柱壳设计及其屈曲特性研究。首先,以三次NURBS曲线定义纤维变角度铺放参考轨迹,确定了变角度铺层的表示方式。其次,以纤维变角度铺层±<25(0.4)(0.8)75>和±<65(0.4)(0.8)10>为例,展示了三次NURBS曲线轴向平移铺层和周向平移铺层在圆柱壳上的纤维角度分布情况。然后,用纤维变角度铺层代替定刚度圆柱壳中的±45°铺层,对变刚度圆柱壳进行线性屈曲分析,对轴向平移圆柱壳、周向平移圆柱壳和定刚度圆柱壳进行对比。最后,在曲率半径约束下,研究权因子对圆柱壳屈曲性能的影响。结果表明：周向平移圆柱壳有着更好的屈曲性能;在曲率半径约束下,通过确定起始角、终止角和控制点参数得到屈曲性能优异的变刚度圆柱壳,而改变权因子能使变刚度圆柱壳的屈曲载荷再次提高。     

热塑性纤维铺放构件的层间剪切强度及孔隙率

热塑性纤维(AS4/PEEK,熔点温度343℃)铺放采用的是原位固化工艺技术,铺放成型后热塑性纤维铺放构件层间性能直接影响构件的力学性能.本工作根据均匀试验法原理设计并进行铺放试验,得到构件的剪切强度和孔隙率,分析铺放工艺参数对铺放构件的层间剪切强度和孔隙率的影响规律,采用SEM对构件的断面层间进行观测,同时优化热塑性纤维铺放构件的剪切强度和孔隙率.结果表明:在铺放试件性能检测数据的基础上,随着加热温度和铺放压力的升高和增大,层间剪切强度也增大,而随着铺放速度的加快,层间剪切强度反之降低;孔隙率与铺放速度及加热温度呈正相关,随铺放压力的增大而降低.当铺放速度为6.00 mm/s、加热温度为699.35℃、铺放压力为539.94 N时,预测构件层间剪切强度最高为52.15 MPa;当铺放速度为6.00 mm/s、加热温度为630.04℃、铺放压力为530.00 N时,预测构件孔隙率最小为1.98％,最后试验测试得到的结果与预测结果基本一致.本工作的研究结果在我国制造业领域中热塑性纤维的应用方面具有一定的实用价值.     

十字嵌锁型格栅夹芯结构设计及低速冲击性能

针对传统复合材料格栅夹芯结构极限承载能力较低、单胞封闭易造成水汽凝结的问题,在分析管胞微观结构和功能性的基础上,提出一种新型十字嵌锁型格栅夹芯结构。首先选取最小体积(最小质量)和最小变形(最大刚度)为优化目标,利用第二代非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)完成多目标优化,采用三维Hashin失效准则和改进的刚度退化方法建立格栅夹芯板的冲击渐进损伤有限元分析模型,研究多种低速冲击载荷对不同相对密度夹芯结构的不同位置的破坏机制及力学响应。结果表明：新型格栅夹芯结构表现出良好的低速冲击阻抗,其随芯子的空间分布存在差异,格栅间隙处的抗冲击性能较弱,芯子密度的提高不能有效增强该位置处的冲击强度,夹芯结构所受到的破坏远远大于冲击器撞击格栅交点处的情况;受不同冲击位置和冲击速度的影响,载荷-时间和位移-时间曲线呈现出不同的典型模式,芯子出现屈曲、分层、粘接剥离、折弯变形等失效形式,复合材料上面板发生混合损伤,随着冲击速度的增加,芯子和面板的损伤程度也愈严重。     

时效对T91-12Cr1MoV异质钢接头组织的影响

研究了不同时效处理的T91-12Cr1MoV异质钢接头微观组织的变化规律.结果 表明,时效过程中12Cr1MoV钢发生明显的劣化现象,晶界结合力降低;T91钢侧材料时效10000h后马氏体板条有回复现象,且晶界处碳化物聚集析出;在熔合线附近硬度变化规律与碳迁移规律保持一致,母材区域硬度也会随着时效时间变化而变化.     

6自由度自动纤维铺放成型机设计与研究

针对复合材料自动铺放设备进行设计及研究,基于自动铺放成型设备运行原理,利用SolidWorks软件建立纤维铺放成型机各个部件的三维模型.以6自由度纤维丝铺放成型虚拟样机关键零部件为研究对象,利用ABAQUS软件进行静力学分析及模态分析,得到了关键零部件的仿真结果.通过分析关键零部件的仿真数据,验证铺放成型机的结构能够满...     

VERICUT下的大型气缸体的数控加工仿真的研究

VERICUT由美国CGTECH公司开发的专业数控加工仿真软件,它具有强大的三维加工仿真、验证、优化等功能.通过对大型气缸的数控加工仿真,完成了对各种可能发生情况的检查.基于软件的Optimath分析模块,可以对数控程序进行优化,从而提高加工效率.基于AUTO-DIFF分析模块,可以通过对比仿真加工后的模型和现实的设计模型进行过切和欠切分析.这对于保证了气缸的加工质量,降低了现场操作人员的劳动强度,提高了企业的生产率是非常有益的.     

基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型研究进展:热传导行为及层间性能

纤维增强复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特性,在减重、抗疲劳、耐腐蚀、维修性等方面明显优于传统金属材料,在航空航天、交通运输、国防等领域的应用越来越广泛,其中热塑性复合材料具有高韧性、高冲击性、无限储存周期、可回收利用等众多优点。复合材料自动铺放技术成型效率高、自动化程度高,特别适用于大尺寸和复杂构件的制造。同时,热塑性复合材料原位固化技术不断发展和进步,生产效率显著提高,生产成本降低,构件质量得以提升。因此,基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型将会是未来大飞机主承力部件的重要成型方法。然而,热塑性复合材料铺放成型过程经历高温制造,伴随着热力学耦合等相关问题。对于原位固化方法,热源的选择颇为关键,将直接影响铺放成型的效果和效率。在铺放成型过程中,热塑性聚合物分子链受热发生流动,宏观上则是热塑性树脂发生从固态到熔融态再到固态的物理变化。整个成型过程持续时间较短,但又涉及一系列的物理变化,是一个非常复杂的过程,目前已成为国际上高性能热塑性复合材料的研究热点之一。热塑性复合材料纤维铺放成型常用的热源主要包括热空气、激光、超声波、电子束等。其中针对热空气的研究较早,建立了铺层内的热传导理论模型,就铺层基层中温度场展开了许多工作并取得了相应的成果。对激光加热成型获得的铺放构件的诸多研究表明,激光作为热源相比于热空气可以大幅提升层间性能。此外,学者们还提出了不同的理论模型来预测最终的熔合强度,但测试结果显示铺放构件的力学性能不及热压罐固化的构件,进一步的理论和实践探索仍然很有必要。本文主要聚焦基于预浸料自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型工艺,从工艺过程中的热传导行为、铺层的性能指标两方面介绍或探讨了铺放工艺过程、热传递模型、原位固化热源、铺层间紧密接触度、熔合度及熔合强度等的研究现状。     

基于加工特征的缸体类零件数控程序自动生成

根据企业的产品特点和现有的制造资源,提出了一种新的缸体类的加工特征模型。通过该模型的使用,在设计数控工艺时就能根据加工特征的种类,以模块化的方式进行数控程序的生成,很好地解决了传统工艺和数控工序的集成问题。同时以加工特征为单元,采用参数化技术实现数控程序的派生式生成,在三维环境下进行动态仿真,提高了数控程序设计效率和质量,从而实现了数控程序的模块化设计,提高了数控工艺设计的柔性和自适应能力。该方法在企业的工艺自动化系统中得到了验征。