网状增强相纤维棒力学性能及制备工艺研究

发布时间：2018-06-21 02:41

本文选题：网状增强相纤维棒 + 预测模型　；参考：《河南科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：纤维增强复合材料具有重量轻、强度高、良好的力学性能以及抗腐蚀性能,被广泛应用于航空航天、医疗器械、体育器材以及建筑等领域。传统的复合材料纤维棒较多是由纤维经拉挤工艺制备而成,该成型工艺中纤维不仅连续而且充分展直,能最大程度发挥纤维的增强作用。但是传统纤维棒仅由纤维和基体拉挤固化而成,纤维彼此之间无纱线连接,其横向强度较低,抗冲击性能不强,在载荷的反复作用下材料容易开裂。本文通过分析纤维复合材料的成型工艺特点,将纤维拉挤成型工艺与纤维编织成型工艺相结合,提出网状增强相纤维棒成型工艺,并分析不同工艺参数对纤维棒性能的影响因素。根据网状增强相纤维棒的生产工艺,设计纤维棒的生产线设备。根据网状增强相纤维棒的结构特点,采用单胞几何模型的分析方法,建立纤维棒内部材料和外部材料的单胞几何模型。推导出内部拉挤层纤维排列方式与纤维体积百分含量的关系,得到外部编织层不同编织参数对单胞体积的影响变化规律,以及编织参数与外部材料纤维体积百分含量之间的关系。建立纤维棒内部拉挤结构和外部编织结构的力学性能模型,结合复合材料桥联矩阵模型,得到纤维棒内部拉挤结构和外部编织结构在坐标系中的柔度矩阵。基于加权平均模型方法,得出网状增强相纤维棒的整体力学性能模型,并推得到网状增强相纤维棒的弹性常数。根据建立的网状增强相纤维棒性能预测模型,对纤维棒的内部材料和外部材料结构进行研究,得出了不同结构参数对纤维棒性能的影响规律。制备拉挤纤维棒和网状增强相纤维棒的试验样品,并对纤维棒试样进行了三点弯曲实验,对比两种成型工艺纤维棒的抗弯曲性能,验证该成型工艺方法的有效性。分析网状增强相纤维棒的成型工艺特点,设计纤维棒生产线的总体方案,并对纤维棒生产设备进行了设计与校核。设计储纱架结构,使每根纱线都有独立放纱空间,同时节省设备的占地面积。设计载纱器装置,并对载纱器的重要零部件进行了校核。该装置可根据不同的生产要求来调节纱线的预紧力,使所有纱线充分展直且受力均等。对网状增强相纤维棒编织参数进行了分析,得出了不同直径、不同编织机锭子数的纤维拉挤速度与编织机转速之间的关系。对比连续树脂传递模塑(CRTM)工艺和树脂传递模塑(RTM)工艺两者的特点,根据网状增强相纤维棒的实际生产要求,分析了CRTM成型工艺注胶时间和注胶压力的影响因素及其控制方法。研究了网状增强相纤维棒生产线牵引设备的工作原理,设计了牵引装置的整体结构和夹紧方式,并推导了设备的牵引力与夹紧力及纤维预紧力之间的关系。本文以网状增强相纤维棒为研究对象,根据纤维棒的结构特点,研究其性能影响因素,并对纤维棒生产设备进行了优化设计。实践证明,该成型工艺可有效改善纤维棒的使用性能。
[Abstract]:The fiber reinforced composite fiber rod is made of fiber reinforced phase fiber rod . The forming process can effectively improve the service performance of the fiber rod .
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB33

【参考文献】