缝合增强PRSEUS构件低速冲击性能研究

PRSEUS结构作为针对翼身融合布局的典型结构单元,受载情况复杂。使用缝合技术将加筋结构与蒙皮一体化制备,提高了机身载荷传递能力,提高了PRSEUS结构整体一致性,能够充分发挥PRSEUS结构的承载效率。通过现有条件制备缝合PRSEUS构件,并开展低速冲击试验研究,发现缝合密度或是缝线细度的增加都可以提高试样的抗冲击性能,缝线细度增大带来的抗冲击性能提升相比缝合密度增大影响相对较小。PRSEUS结构的抗冲击性能对于缝合密度更加敏感。有限元分析结果表明,缝合试样的层间性能得到明显改善,损伤面积减小,证明缝合可以有效提高PRSEUS结构抗冲击性能。

蜂窝夹层结构中新型半埋件设计及其拉拔性能研究

传统蜂窝夹层板后埋件采用工字形结构,需要手动注胶至胶液填满蜂窝芯格,精度低、效率低,且埋件-胶液整体重量较大。出于减重和适应自动化装填的目的,设计了新型帽形半埋件结构,搭建了埋件自动化装填平台,完成了埋件自动化组装工艺验证;利用工业CT分析了不同流胶口数量的胶液填充状态;借助拉伸试验机对不同数量流胶口、不同注胶量的新型半埋件及胶液填充100%的传统工字形全埋件做垂直于面板的拉伸试验。结果表明:新型半埋件侧面流胶口的数量越多,胶液填充越均匀,拉伸性能越好;且注胶量的增大能显著提高其拉拔承载力,相应的埋件-胶液总重也会迅速提高,但当注胶量过大时,过多胶液会流至蜂窝底部,拉拔承载力增幅较小。与传统工字形全埋件相比,新型帽形埋件的最大拉拔承载力有所降低,但降幅较小,其中G08-P04只降低了9.5%,同时,结构质量却能减少65.2%,更加适用于低承载、轻质结构板的要求。所做工作可以为半埋件减重设计及自动化组装提供参考。

中国复合材料自动铺放技术研究进展

首先扼要介绍了复合材料自动铺放(自动铺带和自动铺丝)成形技术的原理、特点和该技术在国外航空航天领域的应用概况。然后系统介绍了近年来中国国内复合材料自动铺带的装备技术、软件技术和材料工艺技术的研发历程,总结了其关键技术的突破和应用进展,并指出开发低成本高效铺带技术是未来的重要方向。同时介绍了国内自动铺丝技术基础研究(装备、软件和工艺方法)的进展,并且着重介绍了南京航空航天大学自动铺丝应用技术(工业样机与材料工艺技术)的研发和应用情况。最后通过分析,归纳了自动铺丝技术应用研究的瓶颈问题,并提出了研究建议。

基于开放结构控制器的可重构数控系统

讨论了可重构制造系统、可重构机床和可重构数控系统的内涵及关系,提出以开放体系结构控制器为基础构建可重构数控系统,并结合运动控制器的开放性,分析了数控系统重构的可行性。利用组件技术,阐述了可重构数控系统的实现机理和开发流程。最后,通过可重构数控系统的开发实例,表明该方法在实际应用中具有很好的实用性和易用性。

六轴联动缠绕机数控系统应用软件的开发

纤维缠绕复合材料由于具有优良的性能而在许多领域广泛应用。数控系统作为其成型工艺装备的重要部分 ,如果采用标准数控系统 ,会使它的扩充和修改极为有限 ,并难以将自己的专用技术、工艺经验集成到控制系统中去 ,且成本较高。针对这些情况 ,文中提出以 IPC和多轴运动控制器为基础构成开放式的六轴缠绕机数控系统 ,阐述了该数控系统的硬件构成 ,并重点介绍了系统应用软件的结构、系统软件的模块化设计以及如何在 Win-dows环境下进行用户化开发。该数控系统的实际工程应用 ,验证了系统的实用性和开放性。

基于主从控制模式的铺带机控制技术

针对某型号工程大型复合材料筒段成型需求,以通用缠绕机为平台,提出一种基于主从式控制系统的专用自动铺带机系统方案。在分析铺带机控制功能的基础上,以西门子802C为主控制系统和PMAC为从控制系统构建了数控系统;为实现主从式控制系统间开关量协同控制,研制了主从系统间协同控制的PLC程序模块。经过实验验证,此控制系统完全满足实时性的控制要求。

基于回转体构件的六坐标纤维缠绕轨迹规划

多坐标纤维缠绕轨迹规划是成型复杂几何形状制品的关键技术之一。以典型回转体构件为参考模型,给出了基于非测地线回转曲面上纤维路径设计的完整算法;通过对芯模和丝嘴相对运动关系的分析,建立了基于回转体的纤维缠绕机6坐标运动方程,并给出了详细推导步骤。最后,通过典型回转体构件的一个完整标准线的实际缠绕实验,验证所建立的回转曲面非测地线缠绕的机器路径和算法是完全正确的。

复合材料超声切割系统及稳定性研究

经过超声切割后的预浸带质量优异,具有无毛刺、无刀具磨损、侧向切割力小、加工速度快、加工精度高等一系列优点,但其稳定性还有待于进一步研究。相信通过这项技术的推动,我国的航空复合材料制造技术必将有一个新的提高。

在开放式数控系统中IPC与PLC通信技术的研究

结合开放式数控系统的研究开发,提出了将外置PLC与数控系统上位机及多轴运动控制板卡配合使用,以提高其安全性和可靠性的方法,并介绍了它们之间的结构和关系.研究并采用串行中断工作方式实现了主机与PLC之间的实时通信.介绍了IPC与PLC之间的串行通信协议和通信方法,并通过所开发的非标数控机床对IPC与PLC之间通信程序的开发进行了详细阐述.实际应用表明,所开发的IPC、PLC、PMAC三方之间通信程序完全满足数控机床的工作要求.

锥壳环向自动铺丝编程方法及铺放工艺性能

为解决复合材料锥壳环向自动铺丝编程问题,提出了按圆锥螺距进行锥壳自动铺丝编程的轨迹规划方法。根据圆锥螺旋角与螺距之间的关系式,通过改变螺旋角来保证螺距的恒定,继而实现自动铺丝过程中预浸纱无缝、无重叠、无增减纱。给出了在圆锥锥角较小情况下的一种简易铺丝编程方法。同时,通过计算该编程方法的铺放角与测地线轨迹的铺放角和固定角轨迹的铺放角之间的最大偏角,分析了该方法的铺放工艺性,并对该编程方法铺丝轨迹的最大测地曲率做了估算。最后,采用该方法对某机身尾锥试验件进行实际铺放验证。结果表明,提出的锥壳环向自动铺丝编程方法是合理的、正确的,具有良好的铺放工艺性。

基于非测地线理论五坐标缠绕的实验研究

本文分析了4坐标缠绕对纤维缠绕构件机械性能和质量的影响,提出摆角坐标B轴的意义,并针对椭球压力容器这种典型的回转体芯模,研究了具体的各坐标机器路径。为了解决4坐标纤维缠绕过程中纤维在封头处的扭曲、堆积现象,进行了5坐标纤维缠绕实验研究。通过4坐标和5坐标的一个标准缠绕线型,分析和对比纱线的变化情况。实验表明,5坐标缠绕较好地解决了封头处纤维堆积问题。

缝合增强复合材料层合板层间断裂韧性研究

为了提高复合材料层合板抵抗分层的能力,引入缝合技术来提高层合板的层间断裂韧性。采用自主研发的单线弯针缝合设备来缝合干纤维,通过真空辅助树脂灌注技术(VARI)固化成型,脱模后制成缝合层合板试样。通过对试样进行双悬臂梁(DCB)试验研究了缝合密度对缝合层合板I型层间断裂韧性G IC的影响规律,并探究了缝线失效形式和层间断裂韧性间的联系。采用端部缺口弯曲(ENF)试验研究了缝合密度和缝线直径对缝合层合板Ⅱ型层间断裂韧性G IIC的影响机理。结果表明:缝合能够显著阻碍层间裂纹的扩展,随着缝合密度的增加,层合板I型层间断裂韧性均有不同程度的提高,Ⅱ型层间断裂韧性表现出先略微降低而后上升的变化趋势;层合板层间断裂韧性随缝线直径的增大而增大。试验发现,缝线主要存在断裂与拔出两种失效形式,缝线断裂比例越高,相应的G IC也越高。

非标多轴联动数控系统的开发

提出了一种以IPC和高性能多轴运动控制器为基础构成非标多轴数控系统。介绍了系统的软、硬件构成及如何开发系统的用户化界面软件。

通过调节工艺参数控制热熔法制备的自动铺丝预浸纱的展开质量

热熔法是高效制备自动铺丝预浸纱的方法,如何保证纤维展开充分、展宽稳定,是预浸纱制备技术的工程难点。本工作在机器视觉检测技术的基础上,以现有的热熔手段作为前提,对自动铺丝预浸纱制备的整体方法进行了分析,搭建了试验平台,研究了预浸纱展开质量的主要工艺参数。利用正交试验分析树脂加热温度、纤维牵引速率、纤维张力及胶膜厚度对预浸纱宽度的影响,进而取得最佳的结合方案。结果表明,胶膜厚度对预浸纱宽度的影响最大,其次为树脂加热温度,第三为纤维张力,纤维牵引速率的影响最小。针对航天用氰酸酯树脂,影响因素的最优组合分别为胶膜厚度0.6 mm,树脂加热温度90℃,纤维张力2 N,纤维牵引速率4 m/min。

高校教材建设与培养应用型人才的研究

高等院校应用型人才培养的数量和质量是高等教育的可持续发展和社会的进步的决定性因素。这一目标的完成,很大程度上依赖于教材的建设与创新。现在的普通高校教材,在结构上还是把学科知识作为核心,已不能适应培养应用型人才的需求了。高校教材建设应定位于培养应用型人才,要把创新与特色,满足学生需要作为出发点。

交互式教学法在“化工仪表及自动化”课程中的应用

在"化工仪表及自动化"课程的教学过程中,为改变传统、枯燥和被动的接受式学习方式,教师通过对教学内容、教学环节的精心策划,改变教法,激发学生学习的主动性和积极性,创造适合开阔思维的学习环境,增强学生的自信心。应用多层次教学于实践中,获得了令人满意的教学效果。

树脂基复合材料自动铺放技术进展

扼要介绍了树脂基复合材料自动铺放成型技术的原理、特点和国外技术及应用概况,详细介绍了国内复合材料自动铺放成形技术的研究进展,提出了国内自动铺放技术研究的关键问题及研究建议。

自动铺带技术研究进展

在介绍先进复合材料应用和需求的基础上,阐述了复合材料低成本制造技术的发展趋势;简要介绍了复合材料自动铺带成型技术的发展历程和应用,从数控系统、CAD/CAM/CAE技术和成型工艺三个方面论述自动铺带技术的发展,并着重阐述国外自动铺带技术的研究概况;在介绍国内自动铺带技术发展现状的基础上,提出自动铺带技术的发展建议。

复合材料锥壳O°铺层的自动铺放成型方法研究

研究了一种基于自动铺带技术的复合材料锥壳0°铺层成型方法:根据锥壳构件尺寸将等宽预浸带数控分切成预定尺寸的直角梯形预浸带片,按特定方式铺放到锥壳表面并使每两片拼成一个等腰梯形单元,多个等腰梯单元形构成锥壳的0°铺层;并针对这种成型方法设计了一种实现锥壳0°铺层自动成型的装置。采用该方法及其设备可以实现锥壳0°铺层的自动化制造,提高成型效率、降低废料率、稳定工艺质量,降低装备制造成本。

自动铺放成型热塑性复合材料的非等温结晶动力学研究

利用差示扫描量热仪结合Avrami方程研究玻璃纤维增强聚丙烯复合材料自动铺放成型过程非等温结晶动力学,推导非等温结晶动力学模型,并通过构建冷压辊下方铺层的冷却模型,将结晶动力学模型和传热模型相结合,设定自动铺放成型过程中的冷却条件,探讨冷却速率及冷却时间对基体材料结晶行为的影响,求解出不同冷却速率下的最大铺放速率。研究结果表明:铺层树脂基体的结晶度随冷却速率的增大而依次减小;随着冷却速率的提高,树脂结晶起始温度和结晶完成温度均向低温方向移动,且树脂相对结晶度随温度变化规律接近反S形曲线;自动铺放成型实验件的压缩强度及层间剪切强度随着铺层结晶度的增大基本呈增大趋势,而冲击强度与铺层结晶度的变化趋势完全相反,随着结晶度的增大,材料韧性越差。