基于隔音棉包覆层脉冲热封工艺参数优化研究

发布时间：2017-08-31 01:02

  本文关键词：基于隔音棉包覆层脉冲热封工艺参数优化研究

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【摘要】：本课题来源于中国商飞上海飞机制造有限公司C919隔音棉脉冲式热封机研制项目,项目编号：0747-1260SITCQ127。在C919大型商用客机隔音棉生产过程中,上海飞机制造有限公司原有的超声波热封设备已不能满足新型防火耐高温材料的热封质量与工艺要求。为了确保隔音棉包覆层的封合强度,华东理工大学与上海飞机制造有限公司共同研制了C919隔音棉脉冲式热封设备,并对相关热封工艺参数进行了理论分析与试验研究。本文首先分析了脉冲式热封机的控制要求及关键技术,结合上海飞机制造有限公司生产设计的实际情况及经验,制定了脉冲式热封机的机械结构、脉冲电源、控制系统与在线温度监测系统的设计方案。其次根据经典非稳态热传导理论,建立了隔音棉包覆层薄膜材料导热数学模型,并通过ANSYS热分析模块,对材料内部热量传递情况进行了模拟仿真,得出了理论最佳热封温度区间。接着以单因素试验结果为基础,采用均匀设计方法对热封试验方案进行了优化设计,有效地提高了热封试验效率。最后运用SPSS软件对均匀试验结果进行了统计分析,建立了热封强度二次回归模型,并通过Matlab对模型进行了参数分析与优化,确定了最佳的热封工艺参数组合,同时利用LabVIEW设计了热封强度计算仿真界面和参数优化界面,将热封参数与强度的数据关系可视化。现场热封试验效果表明,建立的热封导热模型和参数优化模型是有效的,提出的最佳热封参数组合能显著地提高新型材料的热封质量,为上海飞机制造有限公司隔音棉的热封生产和同类热封设备的研制提供了参考的依据。
【关键词】：热封 数学模型 仿真 试验设计 优化
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262
【目录】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 热封机研制现状12-14
• 1.2.2 热封工艺参数研究现状14-16
• 1.3 热封工艺参数介绍16-17
• 1.4 本文主要框架和内容17-18
• 1.5 本章总结18-19
• 第2章 脉冲式热封机系统总体方案设计19-37
• 2.1 系统总体设计19-21
• 2.1.1 脉冲式热封机设计要求19
• 2.1.2 脉冲式热封机关键技术分析19-20
• 2.1.3 项目技术路线与方案研究20-21
• 2.2 脉冲式热封机机械结构设计21-28
• 2.2.1 CR4500型脉冲式热封机机械结构设计特点21-24
• 2.2.2 CR1200型脉冲式热封机机械结构设计特点24-28
• 2.3 脉冲电源设计28-30
• 2.3.1 脉冲式加热特点28
• 2.3.2 脉冲电源主体结构设计28-29
• 2.3.3 脉冲电源电路设计29-30
• 2.4 脉冲式热封机控制系统与监测方案研究30-36
• 2.4.1 控制系统设计30-33
• 2.4.2 在线温度监测系统设计33-36
• 2.4.3 人机交互界面设计36
• 2.5 本章总结36-37
• 第3章 隔音棉包覆层热封过程研究及ANSYS模拟分析37-55
• 3.1 热封过程概述37-39
• 3.1.1 隔音棉包覆层材料特点37-38
• 3.1.2 热封过程分析38-39
• 3.2 导热微分方程及定解问题39-43
• 3.2.1 热量传输的基本概念39-40
• 3.2.2 温度场40
• 3.2.3 导热基本定律40
• 3.2.4 导热微分方程40-42
• 3.2.5 导热微分方程的定解条件42-43
• 3.3 隔音棉包覆层热封导热机理与模型建立43-48
• 3.3.1 非稳态导热过程的特点43-44
• 3.3.2 隔音棉包覆层导热物理模型与数学模型44-46
• 3.3.3 基于导热数学模型的热封参数计算46-48
• 3.4 隔音棉包覆层导热过程ANSYS仿真分析48-52
• 3.4.1 ANSYS热分析简介及基本过程48-49
• 3.4.2 隔音棉包覆层ANSYS导热模型49
• 3.4.3 ANSYS仿真结果分析49-52
• 3.5 硅胶垫参数优化设计52-54
• 3.6 本章总结54-55
• 第4章 隔音棉包覆层热封试验研究55-65
• 4.1 热封试验过程及方法55-58
• 4.1.1 热封试验材料及设备55-56
• 4.1.2 热封试验方法56-58
• 4.2 探索性试验58-59
• 4.2.1 试验目的及方法58
• 4.2.2 试验结果与分析58-59
• 4.2.3 试验结论59
• 4.3 多次单因素试验59-64
• 4.3.1 试验目的及方法59-60
• 4.3.2 试验结果与分析60-63
• 4.3.3 试验结论63-64
• 4.4 本章总结64-65
• 第5章 均匀试验设计与方案优化65-75
• 5.1 优化试验方法比较与选择65-67
• 5.1.1 单纯形优化设计65-66
• 5.1.2 全面试验设计66
• 5.1.3 正交试验设计66
• 5.1.4 均匀试验设计66-67
• 5.2 均匀试验设计思想67-70
• 5.2.1 均匀设计模型67-69
• 5.2.2 均匀试验设计的优良性69
• 5.2.3 均匀试验设计的度量69-70
• 5.3 热封均匀试验设计与方案优化70-74
• 5.3.1 均匀设计表符号及结构70-71
• 5.3.2 均匀试验设计步骤71-72
• 5.3.3 热封均匀试验方案优化72-74
• 5.4 本章总结74-75
• 第6章 热封工艺参数优化研究75-87
• 6.1 SPSS统计软件简介75-76
• 6.1.1 统计软件选用原则75
• 6.1.2 SPSS统计软件的特点75-76
• 6.2 二次回归模型理论基础76-78
• 6.2.1 二次多项式回归模型分析76-77
• 6.2.2 模型变量的筛选77-78
• 6.3 均匀试验设计78-82
• 6.3.1 均匀试验数据处理78-79
• 6.3.2 热封强度二次回归方程的建立79-80
• 6.3.3 热封强度二次回归模型结果分析80-82
• 6.4 热封参数优化82-85
• 6.4.1 Matlab参数寻优82-84
• 6.4.2 热封参数优化结果验证84-85
• 6.5 热封强度仿真界面和优化界面设计85-86
• 6.6 本章总结86-87
• 第7章 结论与展望87-89
• 7.1 研究结论87-88
• 7.1.1 研究成果87
• 7.1.2 创新点87-88
• 7.2 研究展望88-89
• 参考文献89-94
• 致谢94-95
• 攻读硕士学位期间参与的项目与获得的科研成果95

【参考文献】

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本文编号：762512