碳/碳坩埚预制体增强碳纤维缠绕线型设计

针对一端封头、一端开口的短粗型碳/碳坩埚预制体,采用碳纤维进行增强缠绕,根据不同尺寸的碳/碳坩埚预制体,分析封头段高度和圆柱段长径比对缠绕角的影响,推导过渡点处的稳定缠绕角和满足缠绕要求的圆柱段最小长径比,建立根据缠绕角和中心转角确定非测地线增强缠绕线型的设计方法,并应用MATLAB编程对设计的理论缠绕轨迹进行验证仿真。结果表明,该设计方法满足纤维缠绕均匀稳定要求,可提高碳/碳坩埚预制体力学性能,为碳/碳坩埚预制体芯模的设计和下一步的CAM提供理论依据。

碳纤维增强碳/碳坩埚预制体柔性缠绕成形系统设计与实验研究

为解决目前手工增强缠绕碳/碳坩埚预制体无法保证产品一致性及生产效率低下的问题,设计了一种碳纤维增强坩埚预制体柔性缠绕成形系统。基于非测地线法提出了适用于一端平面封头一端椭球封头特殊回转体结构坩埚芯模的线型设计流程,介绍了计算机辅助线型设计的各个模块及实现方法,并对设计线型进行了仿真;根据缠绕特性设计了四自由度专用缠绕机运动机构,基于可编程控制器和触摸屏设计了四自由度缠绕机控制系统,并进行了碳纤维增强缠绕实验。实验结果表明:缠绕机运行稳定,纤维可连续稳定地缠绕在芯模表面,所设计的系统可实现碳纤维增强碳/碳坩埚预制体的自动化缠绕。