熱固性預(yù)浸料的自動(dòng)鋪帶工藝參數(shù)分析與優(yōu)化.pdf

1、減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量是飛機(jī)設(shè)計(jì)制造的永恒話題。復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度,良好的耐高溫、耐沖擊性、耐蝕性、抗疲勞性和輕量化等優(yōu)勢(shì),從20世紀(jì)60年代開(kāi)始在飛機(jī)設(shè)計(jì)制造上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)鋪帶技術(shù)是大型復(fù)合材料翼面、壁板的成型方法,具有高生產(chǎn)效率、低制造成本的特點(diǎn)。目前,國(guó)內(nèi)自動(dòng)鋪帶技術(shù)尚處于起步階段,特別是對(duì)于自動(dòng)鋪帶工藝技術(shù)的相關(guān)研究甚少,對(duì)于鋪放質(zhì)量和預(yù)浸料的鋪放適宜性等評(píng)價(jià)指標(biāo)還處于定性分析的階段。本文針對(duì)熱固性預(yù)浸料,對(duì)自動(dòng)鋪帶的

2、鋪放質(zhì)量、預(yù)浸料的粘性和鋪覆性三個(gè)方面展開(kāi)定量研究,分析了自動(dòng)鋪帶工藝參數(shù)對(duì)鋪放質(zhì)量、預(yù)浸料的粘性和鋪覆性的影響,從而優(yōu)化自動(dòng)鋪帶的鋪放過(guò)程。全文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)提出了一種新的自動(dòng)鋪帶鋪放質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)自動(dòng)鋪帶鋪放質(zhì)量進(jìn)行定量分析。在自主開(kāi)發(fā)的自動(dòng)鋪帶工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),分析了三種工藝參數(shù)——熱風(fēng)溫度、鋪放壓力和鋪放速率對(duì)自動(dòng)鋪帶鋪放質(zhì)量的影響;在此基礎(chǔ)上,采用Box-Behnken響應(yīng)曲面法,建立了

3、熱風(fēng)溫度、鋪放壓力和鋪放速率與鋪放質(zhì)量之間的數(shù)學(xué)模型,分析了工藝參數(shù)的交互作用對(duì)鋪放質(zhì)量的影響,預(yù)測(cè)了最佳鋪放質(zhì)量下的工藝參數(shù)以及可接受鋪放質(zhì)量下的最大鋪放速率時(shí)的工藝參數(shù)。
　　(2)論述了預(yù)浸料粘性的物理意義,指出了預(yù)浸料粘性與其他領(lǐng)域中粘性的不同之處?？偨Y(jié)了國(guó)內(nèi)外預(yù)浸料粘性的測(cè)量及其表征方法,尤其是針對(duì)粘性的定量測(cè)量方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并分析了各測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出“剝離實(shí)驗(yàn)法”對(duì)自動(dòng)鋪放過(guò)程中的粘性研究的優(yōu)勢(shì)。之后,提

4、出了用“平均剝離力”定量表征預(yù)浸料的粘性,并采用“剝離實(shí)驗(yàn)法”分析了主要鋪放工藝參數(shù)(取出時(shí)間、鋪放壓力、鋪放速率、熱風(fēng)溫度等)對(duì)預(yù)浸料粘性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),預(yù)浸料的粘性隨取出時(shí)間先增大后減小,而隨鋪放壓力的增加、鋪放速率的減小、熱風(fēng)溫度的升高而增大。
　　(3)論述了預(yù)浸料鋪覆性的含義,總結(jié)了現(xiàn)有的預(yù)浸料鋪覆性的定量表征方法,提出了以“最大彎曲力”定量表征預(yù)浸料的鋪覆性,并通過(guò)“三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)”研究了預(yù)浸料的粘彈