自动铺丝技术铺层设计的研究

发布时间：2017-08-12 05:19

  本文关键词：自动铺丝技术铺层设计的研究

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【摘要】：复合材料的广泛应用在很大程度上取决于复合材料的成型制造技术。自动铺丝技术是在纤维缠绕和自动铺带技术的基础上发展起来的一种先进的复合材料成型方法，在降低复合材料构件制造成本，提高生产效率和构件性能等方面具有极大的潜力，得到工业发达国家的高度重视。该成型方法的核心技术由欧美发达国家掌握并对我国进行技术封锁，国内进行了大量研究但仍有很大的差距。 自动铺丝技术是一项系统工程，涉及材料技术、计算机技术、数字制造技术、机械装备技术等各项技术。本课题对该技术中的铺层设计基础理论进行了研究，，主要内容如下： （1）本课题是武汉理工大学复合材料缠绕装备研究所的预研项目。通过查阅国内外相关文献和资料，对自动铺丝技术的课题背景、国内外研究现状和研究意义目的进行了介绍。 （2）对自动铺丝铺层设计进行研究。铺层设计是根据增强纤维和基体组成的单层板的性能来确定铺层中各单层的纤维取向、铺层顺序、铺层总数和各定向单层相对于总层数的比例，是结构设计的基础。首先将复材构件分为三个结构层次—单层、层合板和制品结构；然后根据复合材料力学基础对层合板的力学性能、强度理论进行分析；最后在参阅分析以往资料的基础上提出了常用铺层设计方法和自动铺丝技术铺层设计原则。 （3）以不同厚度的制品表面铺层为研究对象，提出了两种不同的铺层顺序方案：局部加厚和交替铺放。对两种方案进行优劣分析，并运用有限元法对其简化模型进行了研究，证明了交替铺放的方案更有利于构件的强度、刚度和稳定性。 （4）提出了自动铺丝技术铺层设计的一般流程：根据模型受载的不同进行区域划分，然后按照铺层设计原则和设计方法计算出不同位置的初步铺层厚度和铺层比例，最后代入复合材料结构分析与设计软件中进行铺层设计，得到满足自动铺丝系统的铺层数据。并在最后对铺层的执行机构铺丝头进行了简要介绍。
【关键词】：复合材料 自动铺丝 铺层设计
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB33;TH16
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及意义9-12
• 1.1.1 课题背景9-11
• 1.1.2 课题意义11-12
• 1.2 课题来源12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 课题主要研究内容14-15
• 第二章 自动铺丝铺层设计研究15-34
• 2.1 复材构件的结构层次16-18
• 2.1.1 构件的三个结构层次16-17
• 2.1.2 层合板的表示方法17-18
• 2.2 铺层层合板的力学性能18-24
• 2.2.1 单层板的强度18-22
• 2.2.2 层合板的强度22-24
• 2.3 铺层设计24-33
• 2.3.1 铺层设计原则24-28
• 2.3.2 铺层设计方法28-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 铺层顺序的设计34-47
• 3.1 构建模型34-35
• 3.2 铺层方法及比较35-36
• 3.2.1 两种铺层顺序方案35-36
• 3.2.2 方案比较36
• 3.3 有限元分析简介36-39
• 3.3.1 有限元分析法简介36-37
• 3.3.2 ANSYS 概述37-39
• 3.4 铺层的有限元分析39-46
• 3.4.1 问题分析39-40
• 3.4.2 求解步骤40-43
• 3.4.3 结果分析43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 自动铺丝铺层设计实现47-58
• 4.1 自动铺丝铺层设计总体流程47
• 4.2 铺层数据的获取47-52
• 4.2.1 Hypersizer 简介47-49
• 4.2.2 铺层设计流程49
• 4.2.3 铺层设计数据49-52
• 4.3 铺丝线型规划52-54
• 4.3.1 线型规划概述52-53
• 4.3.2 多约束非测地线线型规划53-54
• 4.4 铺层设计结果验证54
• 4.5 铺放头工作原理及功能特点54-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 总结58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 富宏亚;邵忠喜;韩振宇;;纤维铺放轨迹规划的两种方法及其比较研究[J];材料工程;2009年S2期

2 韩振宇;李sセ

本文编号：659932