面向超塑成形工艺的数字孪生系统研究

为解决超塑成形工艺中热-力-气多物理场集成控制的难题,提升轻量化多层复杂结构件的成形质量、生产效率和产品一致性,通过信息技术与材料、工艺及设备的融合,开发了一种超塑成形工艺数字孪生系统。研究了超塑成形生产单元的物理模型、基于工艺流程的数字孪生体建模、基于边缘网关的多源异构数据采集存储、工艺数据库和数据可视化等关键技术。最后,在自主研发的8000 kN超塑成形/扩散连接设备上开展了实验验证,完成了TC4钛合金半球成形全过程,实现了对超塑成形设备和工艺的可视化监测与控制。为实现超塑成形工艺的数字化、自动化、智能化提供了途径和方法。

复合材料预制体针刺成形工艺参数的影响规律

为了优化预制体针刺成形工艺,研究了钩刺深度、刺针数量、针刺密度等参数对针刺力及预制体体积分数的影响规律。研究表明:针刺力随着钩刺深度、刺针数量及铺层厚度的增加而增大,但刺针排列方式及针刺密度影响较小;预制体体积分数随针刺密度增大而增大,刺针数量、布置方式对预制体体积分数影响不大;预制体体积分数随铺层厚度增大而增大,当刺针钩齿在针刺过程中均没入预制体后,预制体体积分数趋于稳定。研究结果可为优化航空航天等领域高性能复合材料构件针刺成形工艺提供参考。