基于連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝的復合材料直管固化研究.pdf

《基于連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝的復合材料直管固化研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。

1、68基于連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝的復合材料直管固化研究2017年1月基于連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝的復合材料直管固化研究11*21許家忠，袁亞男，張博文，李強(1.哈爾濱理工大學自動化學院，哈爾濱150080;2.哈爾濱康帕斯復合材料裝備有限公司，哈爾濱150000)摘要:根據(jù)復合材料固化成型原理，建立采用連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝生產(chǎn)的復合材料直管的傳熱模型以及固化動力學模型，利用有限元軟件ANSYS和APDL語言開發(fā)復合材料直管固化過程

2、數(shù)值模擬程序，以三維復合材料直管為模型進行固化數(shù)值模擬仿真，從而分析不同參數(shù)對采用連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝復合材料直管固化成型過程中的溫度與固化度的影響。通過對復合材料直管模型進行固化數(shù)值模擬仿真分析可以得到工藝參數(shù)(如初始溫度、加溫歷程、拉擠速度等參數(shù))對固化過程的影響規(guī)律。對應用連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝生產(chǎn)的復合材料直管進行在線溫度測試，測試結果表明數(shù)值模擬與實際生產(chǎn)工藝貼合，對實際生產(chǎn)有指導意義。關鍵詞:復合材料;編織-纏繞-拉擠;數(shù)值模擬;固化研究中圖分類號:TB332文獻標識碼:A文章編號:1003－0999(2017)01

3、－0068－09復合材料制品成型工藝有多種，如纏繞成型、拉具有優(yōu)越的性能，但是其工藝參數(shù)對制品固化成型擠成型、模壓成型、編織成型、真空注射成型等。纏的影響目前還沒有文獻給出明確的說明，物理實驗繞成型的復合材料制品由于軸向力學性能不佳，應耗時長、成本高、科學性不足。本文以復合材料直管用局限于少數(shù)領域，拉擠成型的復合材料直管由于為例，利用有限元仿真軟件ANASYS分析其固化成承內(nèi)壓強度低，在某些行業(yè)中不被看好。目前市場型過程，得出新工藝參數(shù)對復合材料直管固化成型上，一種保證軸向力學性能與承壓能力都不錯的制的影響規(guī)律。［1-3］品成了復合材料行業(yè)急

4、需的一種新產(chǎn)品。在復合材許家忠等提出了復合材料內(nèi)外協(xié)同固化原［4］料制品制備的過程中，同時應用到編織工藝、纏繞工理以及熱芯繞組技術等。Luca等分析熱退化周藝、拉擠工藝的制備工藝被稱為連續(xù)編織-纏繞-拉期解決復合材料從芯模到邊緣固化度不同的問題。［5］擠成型工藝。復合材料制品的連續(xù)編織-纏繞-拉擠Jin等采用有限元分析干式變壓器成型過程中溫［6］成型工藝的原理為在電機的作用下芯軸帶動經(jīng)過編度與固化度的變化情況。Costa等通過固化動力織和纏繞的纖維織物通過拉擠成型模具，浸漬樹脂學模型預測復合材料的固化程度及其生成的熱量。［7］的纖維織物通過成

5、型模具的加熱和擠壓后固化成Park等提出準確的參數(shù)設置有利于三維固化模［8］型，再將固化成型的毛坯加工成為復合材料制品。擬分析。胡照會等模擬帶有鋁板的復合材料層板該工藝的主要優(yōu)點如下:應用此工藝生產(chǎn)的制品既固化殘余應力/應變變化規(guī)律，并從纖維方向與垂直［9］有良好的承內(nèi)壓能力，又具備良好的彎曲強度;通過纖維方向對殘余應力與應變進行分析。徐亞棟等拉擠后的制品含膠量降低，制品的比剛度和比強度利用有限元分析方法分析復合材料管件在發(fā)射條件［10］有所提高;與纏繞工藝生產(chǎn)的單根管一次成型不同，下溫度場與動態(tài)應力的變化規(guī)律。趙海濤等通該工藝生產(chǎn)的復合材料

6、直管可連續(xù)成型后截斷成不過光纖布拉格光柵實驗檢測到復合材料不同區(qū)域內(nèi)［11］同長度的制品，不產(chǎn)生端頭廢料，節(jié)約了資源，降低固化完成前后有明顯的應變差異。譚華等針對了生產(chǎn)成本。熱固性樹脂基復合材料成型工藝的固化過程建立了采用連續(xù)編織-纏繞-拉擠成型工藝生產(chǎn)的制品數(shù)學模型，并采用有限單元法進行了三維瞬態(tài)數(shù)值收稿日期:2016-08-03基金項目:黑龍江省自然科學基金(E201301)作者簡介:許家忠(1977-)，男，博士，教授，主要研究方向為復合材料成型工藝及纏繞裝備制造。通訊作者:袁亞男(1991-)，女，碩士研究生，主要研究方向為復合材料成

7、型工藝數(shù)值模擬及纏繞機機械結構優(yōu)化，yuanyanan480@126.com。FＲP/CM2017.No.12017年第1期玻璃鋼/復合材料69分析。2復合材料直管仿真模型初溫、拉擠模具的加溫歷程、拉擠速度等因素都2.1熱傳導模型的建立會對復合材料直管質量造成影響。如何調(diào)整編織-復合材料直管應用新工藝固化過程的溫度場由纏繞-拉擠成型工藝中的工藝參數(shù)使得復合材料直熱傳導和固化反應放熱共同決定，根據(jù)Fourier熱傳管可以完全固化成為本文研究的主要問題

8、。本文利［12］導定律和能量守恒方程建立熱傳導問題數(shù)學模型:用有限元軟件ANSYS和APDL語言開發(fā)復合材料Tρc=直管固化過程數(shù)值模擬程序，以三維復合材料直管