复合材料翼梁自动铺丝技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 38次 | 上传用户:slowfast1981
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自动铺丝技术是在自动铺带技术和纤维缠绕技术的基础上发展而来的复合材料自动化成形技术,在国外广泛的应用于大型飞机主承力件的制造。本文根据我国大型飞机复合材料构件应用发展需求,开展复合材料机翼翼梁自动铺丝技术相关研究。为校核某一大型飞机机翼翼梁自动铺丝模具的刚度,建立其在自动铺放过程中的受力模型,分别探索了模具受力变形的理论计算方法和有限元分析法。并针对模具在自动铺放过程中受力变形量较大的情况,提出了一种针对自动铺丝加工的误差补偿方法,以提高铺放精度。为提高自动铺丝成形构件的质量,本文采用单因素试验法,分别探索铺放温度、铺放速度和铺放压力对构件力学性能的影响。试验结果表明,构件的层间剪切强度随温度的升高而逐渐上升,当温度升高到某一值时取得最大值,随后继续升温,层间剪切强度反而下降;层间剪切强度随铺放速度的加快而下降;层间剪切强度随铺放压力的增大而逐渐上升,当压力增大到某一值时取得最大值,随后继续增大压力,层间剪切强度反而下降。为获得最优的铺放质量,通过响应曲面法,获得铺放温度、铺放速度、铺放压力三者的最佳工艺参数组合,得到最佳铺放工艺参数为:铺放温度36℃、铺放速度50mm/s、铺放压力180N,此时,层间剪切强度取得最大值为83.6MPa。针对该大型飞机翼梁自动铺丝模型,设计了一种针对类回转体的自动铺丝路径规划方法及丝数求解方法,基于VC6.0平台开发自动铺丝路径规划软件和后置处理软件,生成某一翼梁模型的45°、-45°、0°和90°四个铺层的自动铺丝的路径信息点以及最终加工代码,并进行实际铺放验证与最终固化成形。此外,设计了一种折边模具的自动铺丝方法,实现丝束在翼梁模具折边区域的平整铺放,避免发生弯折和翘曲,提高构件的整体铺放质量。
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