热塑性复合材料激光辅助加热自动铺放过程中温度场研究

发布时间：2024-03-23 19:54

　　高性能热塑性复合材料被认为是一种在航空航天领域具有发展前途的结构用材料,其中激光辅助加热自动铺放技术是一种适用于热塑性复合材料的集成化数控成型技术,可以大幅度提高生产效率。复合材料的成型质量依赖于成型过程中的温度分布和温度历史。本文针对热塑性复合材料激光辅助加热自动铺放过程中的温度场,研究铺放过程中的激光光学现象和层间接触热阻,建立考虑接触热阻和非均匀热通量的二维温度场模型,开展铺放试验和数值分析,研究参数对温度场的影响规律,为激光辅助加热自动铺放技术在热塑性复合材料成型中的实际应用提供指导及参考。(1)研究碳纤维复合材料的光学特性,并建立铺放过程中的光学模型。研究表明,反射率随入射光波长的增大而增大;小角度入射时,反射率基本不变,入射角大于50°时,反射率迅速变大。碳纤维复合材料对光线具有各向异性反射特性,且反射图案与表面纤维取向相关。光学模型结果表明,越靠近夹点处,预浸带表面的入射热通量越小,层合板上的一次反射光线使热通量增大,而靠近夹点的部分预浸带由于压辊遮挡作用而未被光线照射。层合板表面的入射热通量随距离夹点的长度变小而增大,同样由于压辊遮挡有部分未被照射,未被照射的表面长度比...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1空客A350材料分布

南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论性复合材料自动铺放技术的应用与前景性复合材料概述复合材料已成为大型客机的首选结构材料，其重量百分比已成为衡量民标[1-2]。目前，波音787的复合材料消耗量占该结构总重量的50%，而空料消耗量则从37%增加到52%（如图1.1....

图1.2热塑性复合材料自动铺放工艺制备直升机尾梁目前，国外对热塑性复合材料自动铺放技术的研究主要分为：工艺控制、装备制造和软件控制技术

南京航空航天大学硕士学位论文将复合材料的定位、剪裁、铺层以及压实等步骤集中于一体，并且具有温度集成化数控成型技术[12]。这项技术包括自动铺带技术（ATL）和纤维自动。在航空工业上，自动铺带适用于曲率较小、尺寸相对较大的制件，比如大自动铺放适用于形状相对复杂的制件，比如进气道、机....

图2.3AS4/PEEK预浸带实物图

图2.3AS4/PEEK预浸带实物图带横断面的显微形貌，观察复合MPD-1A金相磨抛机和LeicaDV.4碳纤维复合材料横截面的金相二维形貌图如图2.5所示。材料

图3.1相接触固体间的热流和温度分布

前的数值模拟中，一般将碳纤维复合材料假设为具有各向异性合材料层间的接触热阻。究中，建立了激光辐照碳纤维复合材料的温度场模型，在模lContactResistances，TCR）以及界面处的导热系数（The），模拟从一层到另一层的非完美热传导过程。将现有的均度场模型的计算结果进....

本文编号：3936384