钻进取样用管状织物的成形及其回折抽拔行为的表征
发布时间：2021-02-27 03:01
本论文以我国探月工程三期任务为背景,为获取月球土壤样品,开展了月面无人钻进取样用管状织物的成形设计及其在钻进取样装置中的回折抽拔行为研究,旨在为探月取样提供前期设计思路及相关数据参考,同时,为进一步研究高性能管状织物的其他力学性能提供借鉴,具有重要的实用和学术价值。首先,设计以2种由芳纶长丝纱织造成的高性能管状织物用于钻进取样。其中,针对机织管状织物的织造成形,专门研制了一款小型梭子,并利用投梭杆和小型梭子的配置进行引纬,很好地调节了小直径机织管状织物的纬纱张力,织造出具有良好管身周向均匀性的机织管状织物。此外,设计开发了具有径向缩胀功能的编织结构的管状织物,通过两交叉纱在交叉点处的交叉转动实现了其从刚性圆管外壁被回折内翻至刚性圆管内部时良好的贴附性,有效地改善了管状织物的径向适应性。其次,本论文利用多功能电子织物强力仪、纱线摩擦系数测定仪以及KES-FB-4表面性能测试仪,对芳纶长丝纱以及设计织造的2种高性能管状织物进行了拉伸和摩擦性能测试。研究发现,所筛选的芳纶长丝纱抵抗外力拉伸的能力较强,具备良好的轴向拉伸性,且其摩擦系数较低,在0.33左右,顺滑性较好。对3种不同半径的2种高性...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究背景和意义
1.2 月壤盛装用钻进取样装置的研制
1.2.1 国外钻进取样装置研究现状
1.2.2 我国钻进取样装置研究现状
1.3 管状织物的设计成形研究
1.3.1 机织管状织物经纬纱张力的控制研究
1.3.2 现有管状织物的设计成形研究
1.4 管状织物套接圆管的受力机理研究
1.4.1 管状织物受拉伸与摩擦的机理研究
1.4.2 管状织物套接于圆管的行为表征
1.5 当前研究主要存在的问题
1.6 本课题的研究内容及创新性
1.6.1 本课题的研究内容
1.6.2 本课题的创新点
第2章 高性能管状织物的设计与成形
2.1 试样制备及方法
2.1.1 芳纶长丝纱的制备及方法
2.1.2 机织管状织物与径向缩胀管状织物的织造
2.2 机织管状织物的设计与成形
2.2.1 经纬纱张力调节装置的设计原理
2.2.2 机织管状织物的织造原理分析
2.2.3 机织管状织物的织造成形
2.3 径向缩胀管状织物的设计与成形
2.3.1 在刚性圆管壁上产生径向缩胀的设计原理
2.3.2 在刚性圆管头端拐角处产生径向缩胀的设计原理
2.3.3 径向缩胀管状织物的织造成形
2.4 本章小结
第3章 芳纶长丝纱及其管状织物的拉伸和摩擦性能分析
3.1 试样制备及方法
3.2 测试仪器及方法
3.2.1 芳纶长丝纱及其管状织物的拉伸性能测试
3.2.2 芳纶长丝纱及其管状织物的摩擦性能测试
3.3 结果与分析
3.3.1 芳纶长丝纱及其管状织物的拉伸性能分析
3.3.2 芳纶长丝纱及其管状织物的摩擦性能分析
3.4 本章小结
第4章 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置的研制
4.1 2套尝试的设计方案
4.1.1 下拉式管状织物回折抽拔性测量装置
4.1.2 顶入式管状织物回折抽拔性测量装置
4.2 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置的研制
4.2.1 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置基本构成
4.2.2 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置测试过程
4.2.3 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置表征指标
4.3 本章小结
第5章 影响管状织物回折抽拔性能的因素分析
5.1 管状织物和刚性圆管之间的受力分析
5.1.1 基本假设及符号意义
5.1.2 包覆于刚性圆管外壁时的管状织物受力分析
5.1.3 处于刚性圆管头端拐角处的管状织物受力分析
5.1.4 贴附于刚性圆管内壁的管状织物受力分析
5.1.5 钻进取样过程中管状织物受到的合力
5.2 影响管状织物回折抽拔性能的因素分析
5.2.1 管状织物回折抽拔性测试试验
5.2.2 管状织物长度对抽拔力的影响
5.2.3 管状织物半径对抽拔力的影响
5.2.4 径向缩胀管状织物的回折抽拔改善分析
5.3 实测F-t曲线出现波动性的原理分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 不足与展望
参考文献
附录
附录1 式（5-6）的计算过程及对处于折叠态的一段管状织物所进行的微分处理和积分运算
附录2 式（5-7）的计算过程
附录3 式（5-10）的计算过程
附录4 式（5-11）的计算过程
附录5 式（5-12）的计算过程
附录6 式（5-15）的计算过程
附录7 2种高性能管状织物F-t表达式中参数的计算
攻读博士学位期间取得的学术成果
学术成果1：已发表及录用的论文情况
学术成果2：已授权及公布的专利情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]小口径管状织物的成形及其抽拔顺滑性的表征[J]. 丁作伟,于伟东. 东华大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]一种月壤采样器钻机的研制[J]. 刘晓庆,尹忠旺,张俊辉,李君,王咏莉,曾婷,王国欣. 机电产品开发与创新. 2017(04)
[3]取芯衬筒损坏原因分析与预防[J]. 左灵,温林荣,张锐,张辉. 西部探矿工程. 2017(04)
[4]Drilling load modeling and validation based on the filling rate of auger flute in planetary sampling[J]. Quan Qiquan,Tang Junyue,Yuan Fengpei,Jiang Shengyuan,Deng Zongquan. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(01)
[5]我国探月工程的发展历程[J]. 尹怀勤. 天津科技. 2017(02)
[6]管状机织物与管子之间的摩擦系数测量系统[J]. 钱秀洋,王洪鑫,殷参,孟炜杰,文桂林. 仪器仪表学报. 2016(12)
[7]Design and experimental performance verification of a thermal property test-bed for lunar drilling exploration[J]. Zhang Tao,Zhao Zeng,Liu Shuting,Li Jinglin,Ding Xilun,Yin Shen,Wang Guoxin,Lai Xiaoming. Chinese Journal of Aeronautics. 2016(05)
[8]我国探月工程技术发展综述[J]. 于登云,吴学英,吴伟仁. 深空探测学报. 2016(04)
[9]高速柔韧体摩擦传动的惯性应力研究[J]. 魏金营,赵永杰,王振成. 河南科学. 2016(02)
[10]丝涤混构小口径人造血管的结构与性能[J]. 关颖,关国平,杨小元,彭蕾,王璐. 东华大学学报(自然科学版). 2015(02)
博士论文
[1]双螺旋阻隔式月壤取芯钻具设计及其性能研究[D]. 田野.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于离散元法的月壤钻取动力学研究[D]. 刘天喜.哈尔滨工业大学 2015
[3]模拟月壤钻进取芯力学建模及钻进策略研究[D]. 史晓萌.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于机械臂的月壤挖掘采样及力学参数辨识的研究[D]. 李操.哈尔滨工业大学 2014
[5]丝涤混构小口径人造血管的成型及性能研究[D]. 杨小元.东华大学 2014
[6]使用PTT纤维改善机织血管径向顺应性的研究[D]. 陈莹.东华大学 2011
[7]腔内隔绝术用人造血管体外疲劳耐久性能研究及仿生疲劳仪的设计[D]. 赵荟菁.东华大学 2009
硕士论文
[1]取芯软袋内翻提拉过程的相关分析与实验[D]. 赵超.天津工业大学 2016
[2]Kevlar一体化拉绳—取芯软袋结构设计及紫外防护[D]. 班海娟.哈尔滨工业大学 2015
[3]月球取样钻探平台的研制及模拟试验研究[D]. 陈浩文.中国地质大学(北京) 2015
[4]血管覆膜支架（SG）的制备及其体外扭转弯折疲劳模拟[D]. 管晓宁.东华大学 2015
[5]月壤钻探取心机构性能测试系统研制及试验研究[D]. 吴淼.哈尔滨工业大学 2014
[6]冲击贯入式月壤采样器的研制[D]. 陈化智.哈尔滨工业大学 2014
[7]管状机织物在管子上抽拔过程的动态数值模拟[D]. 徐永红.东华大学 2014
[8]月壤取芯组件特性分析及试验研究[D]. 乔飞.哈尔滨工业大学 2013
[9]机织双层血管径向顺应性研究[D]. 毛毛.东华大学 2013
[10]免预凝丝涤小口径人造血管的设计与制备[D]. 彭蕾.东华大学 2013
本文编号：3053584
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 本课题的研究背景和意义
1.2 月壤盛装用钻进取样装置的研制
1.2.1 国外钻进取样装置研究现状
1.2.2 我国钻进取样装置研究现状
1.3 管状织物的设计成形研究
1.3.1 机织管状织物经纬纱张力的控制研究
1.3.2 现有管状织物的设计成形研究
1.4 管状织物套接圆管的受力机理研究
1.4.1 管状织物受拉伸与摩擦的机理研究
1.4.2 管状织物套接于圆管的行为表征
1.5 当前研究主要存在的问题
1.6 本课题的研究内容及创新性
1.6.1 本课题的研究内容
1.6.2 本课题的创新点
第2章 高性能管状织物的设计与成形
2.1 试样制备及方法
2.1.1 芳纶长丝纱的制备及方法
2.1.2 机织管状织物与径向缩胀管状织物的织造
2.2 机织管状织物的设计与成形
2.2.1 经纬纱张力调节装置的设计原理
2.2.2 机织管状织物的织造原理分析
2.2.3 机织管状织物的织造成形
2.3 径向缩胀管状织物的设计与成形
2.3.1 在刚性圆管壁上产生径向缩胀的设计原理
2.3.2 在刚性圆管头端拐角处产生径向缩胀的设计原理
2.3.3 径向缩胀管状织物的织造成形
2.4 本章小结
第3章 芳纶长丝纱及其管状织物的拉伸和摩擦性能分析
3.1 试样制备及方法
3.2 测试仪器及方法
3.2.1 芳纶长丝纱及其管状织物的拉伸性能测试
3.2.2 芳纶长丝纱及其管状织物的摩擦性能测试
3.3 结果与分析
3.3.1 芳纶长丝纱及其管状织物的拉伸性能分析
3.3.2 芳纶长丝纱及其管状织物的摩擦性能分析
3.4 本章小结
第4章 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置的研制
4.1 2套尝试的设计方案
4.1.1 下拉式管状织物回折抽拔性测量装置
4.1.2 顶入式管状织物回折抽拔性测量装置
4.2 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置的研制
4.2.1 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置基本构成
4.2.2 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置测试过程
4.2.3 钻进取样式管状织物回折抽拔性测量装置表征指标
4.3 本章小结
第5章 影响管状织物回折抽拔性能的因素分析
5.1 管状织物和刚性圆管之间的受力分析
5.1.1 基本假设及符号意义
5.1.2 包覆于刚性圆管外壁时的管状织物受力分析
5.1.3 处于刚性圆管头端拐角处的管状织物受力分析
5.1.4 贴附于刚性圆管内壁的管状织物受力分析
5.1.5 钻进取样过程中管状织物受到的合力
5.2 影响管状织物回折抽拔性能的因素分析
5.2.1 管状织物回折抽拔性测试试验
5.2.2 管状织物长度对抽拔力的影响
5.2.3 管状织物半径对抽拔力的影响
5.2.4 径向缩胀管状织物的回折抽拔改善分析
5.3 实测F-t曲线出现波动性的原理分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 不足与展望
参考文献
附录
附录1 式（5-6）的计算过程及对处于折叠态的一段管状织物所进行的微分处理和积分运算
附录2 式（5-7）的计算过程
附录3 式（5-10）的计算过程
附录4 式（5-11）的计算过程
附录5 式（5-12）的计算过程
附录6 式（5-15）的计算过程
附录7 2种高性能管状织物F-t表达式中参数的计算
攻读博士学位期间取得的学术成果
学术成果1：已发表及录用的论文情况
学术成果2：已授权及公布的专利情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]小口径管状织物的成形及其抽拔顺滑性的表征[J]. 丁作伟,于伟东. 东华大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]一种月壤采样器钻机的研制[J]. 刘晓庆,尹忠旺,张俊辉,李君,王咏莉,曾婷,王国欣. 机电产品开发与创新. 2017(04)
[3]取芯衬筒损坏原因分析与预防[J]. 左灵,温林荣,张锐,张辉. 西部探矿工程. 2017(04)
[4]Drilling load modeling and validation based on the filling rate of auger flute in planetary sampling[J]. Quan Qiquan,Tang Junyue,Yuan Fengpei,Jiang Shengyuan,Deng Zongquan. Chinese Journal of Aeronautics. 2017(01)
[5]我国探月工程的发展历程[J]. 尹怀勤. 天津科技. 2017(02)
[6]管状机织物与管子之间的摩擦系数测量系统[J]. 钱秀洋,王洪鑫,殷参,孟炜杰,文桂林. 仪器仪表学报. 2016(12)
[7]Design and experimental performance verification of a thermal property test-bed for lunar drilling exploration[J]. Zhang Tao,Zhao Zeng,Liu Shuting,Li Jinglin,Ding Xilun,Yin Shen,Wang Guoxin,Lai Xiaoming. Chinese Journal of Aeronautics. 2016(05)
[8]我国探月工程技术发展综述[J]. 于登云,吴学英,吴伟仁. 深空探测学报. 2016(04)
[9]高速柔韧体摩擦传动的惯性应力研究[J]. 魏金营,赵永杰,王振成. 河南科学. 2016(02)
[10]丝涤混构小口径人造血管的结构与性能[J]. 关颖,关国平,杨小元,彭蕾,王璐. 东华大学学报(自然科学版). 2015(02)
博士论文
[1]双螺旋阻隔式月壤取芯钻具设计及其性能研究[D]. 田野.哈尔滨工业大学 2015
[2]基于离散元法的月壤钻取动力学研究[D]. 刘天喜.哈尔滨工业大学 2015
[3]模拟月壤钻进取芯力学建模及钻进策略研究[D]. 史晓萌.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于机械臂的月壤挖掘采样及力学参数辨识的研究[D]. 李操.哈尔滨工业大学 2014
[5]丝涤混构小口径人造血管的成型及性能研究[D]. 杨小元.东华大学 2014
[6]使用PTT纤维改善机织血管径向顺应性的研究[D]. 陈莹.东华大学 2011
[7]腔内隔绝术用人造血管体外疲劳耐久性能研究及仿生疲劳仪的设计[D]. 赵荟菁.东华大学 2009
硕士论文
[1]取芯软袋内翻提拉过程的相关分析与实验[D]. 赵超.天津工业大学 2016
[2]Kevlar一体化拉绳—取芯软袋结构设计及紫外防护[D]. 班海娟.哈尔滨工业大学 2015
[3]月球取样钻探平台的研制及模拟试验研究[D]. 陈浩文.中国地质大学(北京) 2015
[4]血管覆膜支架（SG）的制备及其体外扭转弯折疲劳模拟[D]. 管晓宁.东华大学 2015
[5]月壤钻探取心机构性能测试系统研制及试验研究[D]. 吴淼.哈尔滨工业大学 2014
[6]冲击贯入式月壤采样器的研制[D]. 陈化智.哈尔滨工业大学 2014
[7]管状机织物在管子上抽拔过程的动态数值模拟[D]. 徐永红.东华大学 2014
[8]月壤取芯组件特性分析及试验研究[D]. 乔飞.哈尔滨工业大学 2013
[9]机织双层血管径向顺应性研究[D]. 毛毛.东华大学 2013
[10]免预凝丝涤小口径人造血管的设计与制备[D]. 彭蕾.东华大学 2013
本文编号：3053584
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