帽形长桁先进拉挤成型技术研究
发布时间：2021-03-11 09:14
采用帽形长桁加强的复合材料加筋壁板结构由于其较高的比刚度、比强度和结构稳定性,广泛应用于大型航空结构中。随着大型航空器的发展,对于超长帽形长桁的制备有极大的需求。先进拉挤成型（Advanced Pultrusion,简称ADP）技术可以低成本实现短模具制造长型材的目的。本文针对帽形长桁的先进拉挤成型技术进行相关研究,设计ADP系统装置,制定拉挤工艺,进行长桁制备并针对缺陷进行系统优化。（1）针对帽形长桁的铺层设计要求,设计了料卷自动铺叠方案;为了保证先进拉挤成型中±45°和90°方向铺层实现带张力放料,设计料卷分组和铺带方案进行料卷的自动铺覆,通过料卷布置和张力控制实现了预浸料的带张力自动铺叠。（2）对帽形长桁的预成型过程进行分析,确定了使用预成型模具的方式进行预浸料变形控制的方案;建立预浸料预成型过程的变形模型,并对纤维路径进行纵向和横向规划,完成预成型模具的设计,最终得到的预成型模型表面纤维横向线长相等,纵向线长变化率最大为0.61‰。针对多层数预浸料在预成型过程中R角区层间滑移的现象,研究预成型工艺以降低层间滑移阻力并确定了预成型温度为100℃;对在所设计的预成型模具和工艺下制备...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半豆荚杆先进拉挤设备
用铺覆了±45°或 90°方向的料卷进行放带并完成设计铺层的自动铺叠。为了保证放带效果，在 0°方向铺覆的层数应规划至最低。因此，设计了如图 2.3 所示三组料卷铺覆形式：A 组料卷 B 组料卷 C 组料卷图 2.3 料卷分组方案上图中各料卷铺覆方案如下：（1）A 组料卷方案：[0/45]（2）B 组料卷方案：[0/-45/90]（3）C 组料卷方案：[0/-45]其中将 C 组料卷[0/-45]翻转即可得到[45/0]的铺覆结构。如图 2.4 所示：
图 2.6 45°方向铺带动作原理图首先，将 300mm 的单向预浸料卷放入料轴 2 中，手动牵引一段预浸料缠绕至料轴 3 上并固定。本装置利用料轴 3 的逆时针转动力矩和料轴 2 的制动力矩建立 0°铺层的张力。料轴 1为 150mm 宽预浸料料卷轴，预浸料穿过送带辊和切刀至压带辊下。铺带张力由料轴 1 的反转和送带辊及压辊与预浸料的摩擦力提供。当需要进行 A 组料卷的铺覆时，如上图所示，调节铺带方向与 0°方向预浸料成 4°角并使切刀与料轴 1 的预浸带保持-45°夹角，即可在 0°方向预浸料上铺覆 45°方向预浸料，具体动作为：（1）送带辊移动下压夹紧预浸料并顺时针转动进行送带，料轴 1 反转建立张力；（2）压辊移动到铺带始端，当预浸带传送至压辊位置，压辊下压将预浸料压至 0°方向预浸料上；（3）压辊后移进行 45°方向的铺覆；（4）压辊停止运动，切刀切下，使 0°预浸带形成 45°边缘；（5）压辊继续后移完成剩余 45°预浸料的铺覆；（6）压辊回移至初始位置后抬起；（7）料轴 3 转动，带动铺覆完成的[0/45]铺层前进一定距离，完成一个铺覆循环周期。
【参考文献】：
期刊论文
[1]半豆荚杆先进拉挤预处理工艺研究[J]. 周黄鹤,齐俊伟,诸静,李涛,鞠博文,肖军. 玻璃钢/复合材料. 2015(08)
[2]飞行器结构用复合材料制造技术与工艺理论进展[J]. 顾轶卓,李敏,李艳霞,王绍凯,张佐光. 航空学报. 2015(08)
[3]航空先进复合材料帽型加筋构件制造关键技术探究[J]. 蒲永伟,湛利华. 航空制造技术. 2015(04)
[4]复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 马立敏,张嘉振,岳广全,刘建光,薛佳. 复合材料学报. 2015(02)
[5]面向半豆荚杆的先进拉挤装备技术研究[J]. 肖健,齐俊伟,肖军,李涛,杨兴瑞. 玻璃钢/复合材料. 2014(11)
[6]面向半豆荚杆的先进拉挤新方法研究[J]. 杨兴瑞,肖健,齐俊伟,肖军. 玻璃钢/复合材料. 2014(06)
[7]热隔膜工艺温度与成型速率对C形复合材料成型质量的影响[J]. 边旭霞,顾轶卓,孙晶,李敏,张冬梅,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2013(05)
[8]A350的复合材料构件制造[J]. 吴志恩. 航空制造技术. 2013(13)
[9]非等温DSC法研究环氧树脂体系固化动力学[J]. 李恒,王德海,钱夏庆. 固体火箭技术. 2013(02)
[10]帽形梁先进拉挤热压装置研究[J]. 窦冲,齐俊伟,肖军,肖健,程琨. 航空制造技术. 2013(07)
硕士论文
[1]针对半豆荚杆的先进拉挤系统优化与关键技术研究[D]. 鞠博文.南京航空航天大学 2016
[2]复合材料薄壁加筋板结构分析和优化设计[D]. 王汝.大连理工大学 2014
[3]先进拉挤Π型梁工艺参数控制与性能研究[D]. 邓磊明.南京航空航天大学 2012
[4]帽型复合材料加筋壁板结构优化设计[D]. 韩旭.南京航空航天大学 2009
[5]机车车辆中常用橡胶件的有限元分析[D]. 左亮.西南交通大学 2008
本文编号：3076234
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半豆荚杆先进拉挤设备
用铺覆了±45°或 90°方向的料卷进行放带并完成设计铺层的自动铺叠。为了保证放带效果，在 0°方向铺覆的层数应规划至最低。因此，设计了如图 2.3 所示三组料卷铺覆形式：A 组料卷 B 组料卷 C 组料卷图 2.3 料卷分组方案上图中各料卷铺覆方案如下：（1）A 组料卷方案：[0/45]（2）B 组料卷方案：[0/-45/90]（3）C 组料卷方案：[0/-45]其中将 C 组料卷[0/-45]翻转即可得到[45/0]的铺覆结构。如图 2.4 所示：
图 2.6 45°方向铺带动作原理图首先，将 300mm 的单向预浸料卷放入料轴 2 中，手动牵引一段预浸料缠绕至料轴 3 上并固定。本装置利用料轴 3 的逆时针转动力矩和料轴 2 的制动力矩建立 0°铺层的张力。料轴 1为 150mm 宽预浸料料卷轴，预浸料穿过送带辊和切刀至压带辊下。铺带张力由料轴 1 的反转和送带辊及压辊与预浸料的摩擦力提供。当需要进行 A 组料卷的铺覆时，如上图所示，调节铺带方向与 0°方向预浸料成 4°角并使切刀与料轴 1 的预浸带保持-45°夹角，即可在 0°方向预浸料上铺覆 45°方向预浸料，具体动作为：（1）送带辊移动下压夹紧预浸料并顺时针转动进行送带，料轴 1 反转建立张力；（2）压辊移动到铺带始端，当预浸带传送至压辊位置，压辊下压将预浸料压至 0°方向预浸料上；（3）压辊后移进行 45°方向的铺覆；（4）压辊停止运动，切刀切下，使 0°预浸带形成 45°边缘；（5）压辊继续后移完成剩余 45°预浸料的铺覆；（6）压辊回移至初始位置后抬起；（7）料轴 3 转动，带动铺覆完成的[0/45]铺层前进一定距离，完成一个铺覆循环周期。
【参考文献】：
期刊论文
[1]半豆荚杆先进拉挤预处理工艺研究[J]. 周黄鹤,齐俊伟,诸静,李涛,鞠博文,肖军. 玻璃钢/复合材料. 2015(08)
[2]飞行器结构用复合材料制造技术与工艺理论进展[J]. 顾轶卓,李敏,李艳霞,王绍凯,张佐光. 航空学报. 2015(08)
[3]航空先进复合材料帽型加筋构件制造关键技术探究[J]. 蒲永伟,湛利华. 航空制造技术. 2015(04)
[4]复合材料在新一代大型民用飞机中的应用[J]. 马立敏,张嘉振,岳广全,刘建光,薛佳. 复合材料学报. 2015(02)
[5]面向半豆荚杆的先进拉挤装备技术研究[J]. 肖健,齐俊伟,肖军,李涛,杨兴瑞. 玻璃钢/复合材料. 2014(11)
[6]面向半豆荚杆的先进拉挤新方法研究[J]. 杨兴瑞,肖健,齐俊伟,肖军. 玻璃钢/复合材料. 2014(06)
[7]热隔膜工艺温度与成型速率对C形复合材料成型质量的影响[J]. 边旭霞,顾轶卓,孙晶,李敏,张冬梅,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2013(05)
[8]A350的复合材料构件制造[J]. 吴志恩. 航空制造技术. 2013(13)
[9]非等温DSC法研究环氧树脂体系固化动力学[J]. 李恒,王德海,钱夏庆. 固体火箭技术. 2013(02)
[10]帽形梁先进拉挤热压装置研究[J]. 窦冲,齐俊伟,肖军,肖健,程琨. 航空制造技术. 2013(07)
硕士论文
[1]针对半豆荚杆的先进拉挤系统优化与关键技术研究[D]. 鞠博文.南京航空航天大学 2016
[2]复合材料薄壁加筋板结构分析和优化设计[D]. 王汝.大连理工大学 2014
[3]先进拉挤Π型梁工艺参数控制与性能研究[D]. 邓磊明.南京航空航天大学 2012
[4]帽型复合材料加筋壁板结构优化设计[D]. 韩旭.南京航空航天大学 2009
[5]机车车辆中常用橡胶件的有限元分析[D]. 左亮.西南交通大学 2008
本文编号：3076234
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