复合材料旋转法三维编织成型及其实验平台研究
本文关键词：复合材料旋转法三维编织成型及其实验平台研究 出处：《哈尔滨工业大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：三维编织复合材料由于具有空间网状的整体结构,因此其除具有传统复合材料高比强度、高比模量等优点之外,还具有良好的抗冲击特性、更高的损伤容限和能量吸收率,在航空航天领域有着广阔的应用前景。该材料在国外已经得到较广泛的应用,近几年,我国航空航天领域已出现三维编织复合材料的应用,但应用范围较窄,且织物结构单一,设备自动化程度低,编织效率低。本文针对锥套类零件的三维编织成型,从织物结构和编织效率的角度出发,通过对比分析目前常用的几种编织工艺,确定了旋转法三维编织的工艺方案。并对旋转法三维编织设备的结构形式进行方案设计与分析,得到了一种携纱器数目多,轨迹变化能力强的结构设计方案。通过建立底盘部件排布的数学模型,研究角轮式编织机底盘运动部件的位置关系,给出携纱器轨迹的决定因素、数学表示与算法。通过分析织物的成型过程,得到纱线在本文设计方案中的交织条件,建立携纱器轨迹与织物结构之间的联系。此外,应用控制体积单元法对特定排布及运动规律下的织物结构进行分析,建立织物结构参数之间以及织物尺寸与工艺参数之间的关系。并在单胞模型的基础上分析织物的结构组成,探讨织物尺寸的影响因素和锥套类织物的三维编织成型工艺。针对锥套类织物,应用所提出的轨迹算法与单胞模型计算纱线轴线在编织运动中的空间位置,得到其轴线在织物中的特征点。为更好的逼近纱线的自然弯曲状态,以各特征点为样条曲线的控制点进行拟合,并将得到的三次B样条曲线坐标点导入三维建模软件,实现三维编织实体的织物结构仿真。根据所设计的三维编织机整体方案,搭建三维编织运动实验平台,构建其控制系统,开展携纱器运动和编织实验,分析拨盘工作状态对织物结构的影响,验证本文所提出的编织工艺及设备总体方案的可行性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
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，本文编号：1314975
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