纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料自動鋪放工藝及鋪層設(shè)計研究.pdf

1、熱塑性復(fù)合材料正在越來越多地替代傳統(tǒng)工程材料，并且在需要高生產(chǎn)效率的領(lǐng)域?qū)τ谏a(chǎn)效率的要求也越來越高。要滿足這些要求，就必須滿足復(fù)合材料能夠在保證質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)更低成本制造。復(fù)合材料自動鋪放技術(shù)是為數(shù)不多的能夠?qū)崿F(xiàn)熱塑性復(fù)合材料在大型工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域連續(xù)加工的一項技術(shù)，因此復(fù)合材料自動鋪放技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點。
　　本課題首先搭建了連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料自動鋪放實驗平臺，能夠完成纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的自動鋪放功能。將

2、鋪放頭與三軸運動平臺相結(jié)合，完成實驗平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。選用西門子1200PLC控制器，對鋪放工藝進(jìn)行控制，實現(xiàn)鋪放工藝的自動化。
　　在完成自動鋪放實驗平臺的基礎(chǔ)上，結(jié)合Design-Expert實驗設(shè)計軟件，對連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的鋪放工藝進(jìn)行實驗設(shè)計，分別研究了鋪放工藝中的幾個主要參數(shù)加工溫度，鋪放壓力，鋪放速度對鋪放制品力學(xué)性能及變形程度的影響規(guī)律，并進(jìn)行加工工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，得到連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的鋪放工藝的最優(yōu)

3、加工工藝參數(shù)組合。
　　在得到最優(yōu)化工藝參數(shù)組合的基礎(chǔ)上，在最優(yōu)參數(shù)下進(jìn)行鋪層參數(shù)的研究，分別研究了鋪放角度及鋪放層數(shù)對鋪放制品力學(xué)性能的影響規(guī)律。選擇0°，±45°及90°的鋪放角度及其組合分別進(jìn)行自動鋪放實驗，分別分析其對鋪放制品力學(xué)性能的影響規(guī)律。選擇不同的鋪放預(yù)浸料層數(shù)進(jìn)行研究，分別研究了不同角度的不同鋪放層數(shù)對鋪放制品力學(xué)性能的影響規(guī)律。利用遺傳算法進(jìn)行鋪層設(shè)計，得到最優(yōu)化的鋪層設(shè)計組合，利用ANSYS對優(yōu)化前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)