多向纖維纏繞復(fù)合材料制件及其設(shè)備的研制.pdf

1、多向纖維纏繞復(fù)合材料制件是螺旋纏繞、環(huán)向纏繞和0°纏繞等多種方向纏繞形成的一種制品，它的特殊之處在于實(shí)現(xiàn)了0°纏繞(即纏繞角α=0°)，因而提高了制件的軸向拉伸和彎曲性能。國(guó)外已有許多學(xué)者給予關(guān)注，而在國(guó)內(nèi)這種纏繞模式還未見報(bào)道。 本文首先對(duì)多向纖維纏繞復(fù)合材料制件的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究。以一個(gè)纏繞循環(huán)為基礎(chǔ)，并假設(shè)紗線截面形狀為跑道形，建立了纖維體積含量的計(jì)算模型，從該模型可知，纖維體積含量與紗線寬度、紗線厚度、纖維纏繞循環(huán)

2、數(shù)、纏繞初始半徑以及紗線間隙有關(guān)，而與制件長(zhǎng)度無關(guān)；以此為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了纖維取向的計(jì)算公式，對(duì)影響軸向纖維取向、環(huán)向纖維取向的因素進(jìn)行了分析，并計(jì)算了纖維取向一致時(shí)的參數(shù)值；以實(shí)際纏繞的四個(gè)制件為樣品，分別計(jì)算了理論值和實(shí)際值，結(jié)果顯示，二者符合較好，但仍存在一定的差別，并對(duì)實(shí)際值偏小的原因進(jìn)行了分析。 其次，對(duì)自行研制的多向纖維纏繞設(shè)備進(jìn)行了介紹。從總體結(jié)構(gòu)、芯模零部件設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了介紹，重

3、點(diǎn)對(duì)各種纏繞線形規(guī)律進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。該設(shè)備的獨(dú)創(chuàng)之處在于用自行設(shè)計(jì)的軸向掛線盤實(shí)現(xiàn)了0°纏繞，應(yīng)用它我們已經(jīng)成功制作出了十幾個(gè)多向纖維纏繞圓筒，實(shí)際生產(chǎn)過程證明它能夠滿足多向纖維纏繞制件的制作要求。 然后，對(duì)多向纖維纏繞制件的力學(xué)性能進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究。以經(jīng)典層合板理論為基礎(chǔ)，通過Matlab語言編程，建立了多向纖維纏繞圓筒的力學(xué)分析模型，預(yù)測(cè)出了軸向拉伸和軸向壓縮強(qiáng)度；分別對(duì)多個(gè)試件進(jìn)行了軸向拉伸、軸向壓縮和徑向壓縮力學(xué)性能