自动铺丝构件成型缺陷形成机理及检测技术研究

发布时间：2017-09-30 19:04

  本文关键词：自动铺丝构件成型缺陷形成机理及检测技术研究

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【摘要】：自动铺丝是一种重要的复合材料自动化成型方法,可实现连续变角度铺放,适合大曲率复杂构件的制造,但在成型过程中会受到多种加工参数的影响,产生成型缺陷,影响成型质量。本文针对自动铺丝构件在成型过程中产生的气泡和分层这两个主要缺陷,旨在建立起二者与铺放温度和铺放压力等工艺参数之间的内在联系,为自动铺丝技术的工程化应用提供理论基础。首先,从理论上研究了气泡和分层的形成机理。通过气泡内部的压力变化建立了气泡生长、缩小与铺放温度、铺放压力的关系;通过对树脂的渗透率的研究获得了分层与铺放温度、铺放压力的关系,为下一步数值建模奠定了理论基础。然后,通过数值建模与有限元分析进一步研究了气泡和分层与铺放温度、铺放压力的关系。建立了气泡生长模型并通过MATLAB进行了求解,得到了在不同铺放温度和压力下气泡直径的变化曲线;建立了预浸丝的固化变形模型和树脂流动模型并利用COMSOL Multiphysics进行了有限元仿真,得到了分层与铺放温度和压力的关系。最后,进行了气泡缺陷的检测实验。通过对比选择了主动式红外检测技术对气泡缺陷进行检测,通过正交实验得到了在加工参数水平范围内获得气泡最小直径的加工参数的最优组合解,并验证了之前理论研究的正确性。
【关键词】：自动铺丝 成型缺陷 机理分析 数值模拟 缺陷检测
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V250
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-14
• 1.2.1 自动铺丝构件成型缺陷形成机理11-12
• 1.2.2 缺陷检测技术12-13
• 1.2.3 国内外研究现状的简析13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 自动铺丝构件成型缺陷形成机理研究15-21
• 2.1 气泡形成的机理研究15-19
• 2.1.1 气泡均匀成核过程16-17
• 2.1.2 机械作用下的气泡形成过程17
• 2.1.3 气泡的生长过程17-19
• 2.2 分层形成的机理研究19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 自动铺丝构件成型缺陷数值建模研究21-27
• 3.1 预浸丝的固化变形模型21-23
• 3.2 气泡生长模型23-25
• 3.3 树脂流动模型25-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第4章 自动铺丝构件成型缺陷的有限元分析27-35
• 4.1 常见有限元软件比较27-28
• 4.2 预浸丝固化变形模型的有限元仿真28-32
• 4.3 气泡生长模型的求解32-34
• 4.4 本章小结34-35
• 第5章 气泡缺陷检测的实验研究35-45
• 5.1 缺陷检测技术比较35-38
• 5.1.1 超声特征扫描技术（超声F扫描）35-36
• 5.1.2 主动式红外检测技术36-38
• 5.2 气泡缺陷检测试验38-44
• 5.2.1 样品制备39-41
• 5.2.2 缺陷检测41-42
• 5.2.3 实验结果与讨论42-44
• 5.3 本章小结44-45
• 结论45-47
• 参考文献47-51
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果51-53
• 致谢53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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4 李辰砂,冷劲松,王殿富,杜善义,李晓峰,刘志强,陈君;纤维缠绕圆筒复合材料固化成型过程机理模型(中)[J];纤维复合材料;2001年01期

5 梅林,张广明,王裕文;红外热成象无损检测技术及其应用现状[J];无损检测;1999年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 孙成;复合材料翼梁自动铺丝技术研究[D];南京航空航天大学;2013年

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本文编号：949863