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复合材料预制体针刺成形工艺参数的影响规律
1
作者 张克旭 单忠德 +3 位作者 刘丰 吴晓川 杜悟迪 李浩然 《上海纺织科技》 2024年第5期85-89,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 针刺 工艺参数 针刺力 体积分数 预制体
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基于机器视觉的三维织造张力控制方法 被引量：5
2
作者 杜悟迪 刘丰 +2 位作者 单忠德 吴晓川 陈哲 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期61-65,70,共6页
为实现三维结构复合材料的高质量成型,提出了一种基于机器视觉的复合材料预制体三维织造张力控制方法并搭建了试验装置。采用机器视觉技术检测并计算织造纤维束偏角,根据织造偏角大小自动控制张紧电机转动,通过电机转动牵引张力边棒进... 为实现三维结构复合材料的高质量成型,提出了一种基于机器视觉的复合材料预制体三维织造张力控制方法并搭建了试验装置。采用机器视觉技术检测并计算织造纤维束偏角,根据织造偏角大小自动控制张紧电机转动,通过电机转动牵引张力边棒进而实现织造张力的控制。进行织造张力标定试验,将张力控制目标标定在16.75~18.15 cN。采用基于机器视觉的三维织造张力控制方法进行纤维束张力的控制试验,织造张力控制在16.40~18.15 cN,纤维织造张力与标定控制张力的最大相对误差为6.42%,织造张力最大波动10%。使用成型机进行张力主动控制试验发现,织造过程中纤维束之间无缠结,不与边棒发生干涉,织造过程顺利,织造偏角控制在–4°~4°,实现了复合材料三维织造过程中的纤维束张力控制。 展开更多
关键词 三维织造 张力控制 复合材料 机器视觉
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三维结构复合材料预制体轮廓约束机理
3
作者 应哲赟 单忠德 +3 位作者 刘丰 吴晓川 杜悟迪 陈哲 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期54-61,共8页
为实现三维结构复合材料预制体的高性能、快速成形织造,研究了基于柔性导向三维多针成形原理的预制体轮廓约束方法,利用图像处理技术获得了预制体纤维环形状特征,建立了工艺参数对纤维环形状特征影响的理论模型,搭建了纤维环成环试验装... 为实现三维结构复合材料预制体的高性能、快速成形织造,研究了基于柔性导向三维多针成形原理的预制体轮廓约束方法,利用图像处理技术获得了预制体纤维环形状特征,建立了工艺参数对纤维环形状特征影响的理论模型,搭建了纤维环成环试验装置,探究了织造针伸出长度、织造层数和织造高度对纤维环形状特征的影响规律。并通过该理论模型对纤维环进行形状特征调控,完成典型件的试织。结果表明,纤维环侧边高度以及最大内接圆直径随伸出长度和织造高度增大而增大,随织造层数增大而减小,该模型预测与实际测得的纤维环侧边高度及最大内接圆直径的最大相对误差分别为6.29%和4.63%,进一步通过调节织造高度来改变纤维环的形状特征,完成层数为90层的预制体织造,说明该理论模型可以准确描述纤维环形状特征,并可通过该模型对纤维环形状特征进行调控,扩大了预制体轮廓约束工艺窗口,为实现预制体轮廓自动、高质量约束提供了理论指导和实践基础。 展开更多
关键词 预制体 轮廓约束 纤维环 形状调控
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碳纤维复合材料三维织造导向阵列变形研究 被引量：3
4
作者 杜悟迪 刘丰 +2 位作者 单忠德 吴晓川 李思源 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期182-189,共8页
为实现三维结构复合材料的高质量成形,研究了复合材料柔性导向三维多针织造成形过程中导向阵列的变形特征。利用导向阵列边缘导向棒的中心距变化情况进行导向阵列变形特征研究,主要采用图像处理手段对中心距大小进行分析,从而获得不同... 为实现三维结构复合材料的高质量成形,研究了复合材料柔性导向三维多针织造成形过程中导向阵列的变形特征。利用导向阵列边缘导向棒的中心距变化情况进行导向阵列变形特征研究,主要采用图像处理手段对中心距大小进行分析,从而获得不同织物高度条件下导向阵列中心距的变化特征,并对成形后复合材料预制体的成形精度和内部质量进行分析,建立了具有微变形的导向棒压实协调变形模型,探究导向阵列变形对预制体成形质量的影响。基于复合材料柔性导向三维多针织造成形工艺,导向阵列边缘导向棒中心距整体呈高斯分布,导向阵列变形的主要原因是导向棒自身的变形,且随织造过程进行,导向棒变形加剧。在进行导向棒选择和布置时,应选择初始变形小于1.4mm,变形区幅宽与变形区中心高度之比大于0.845的导向棒,有利于减小导向阵列变形情况,避免成形过程使导向棒进一步变形的可能。 展开更多
关键词 三维织造 预制体 导向阵列 成形精度
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复合材料预制体多针多向协同织造路径生成方法研究 被引量：2
5
作者 陈哲 刘丰 +1 位作者 吴晓川 杜悟迪 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1151-1156,共6页
针对凸多边形复杂截面预制体x、y方向纤维束多针多向铺纱干涉问题,提出了一种多针多向协同织造路径生成方法。采用几何抽象方法,分析了预制体截面轮廓的形状特点。通过划分截面轮廓区域,分析了子区域的铺放方向组合方式,得到了截面轮廓... 针对凸多边形复杂截面预制体x、y方向纤维束多针多向铺纱干涉问题,提出了一种多针多向协同织造路径生成方法。采用几何抽象方法,分析了预制体截面轮廓的形状特点。通过划分截面轮廓区域,分析了子区域的铺放方向组合方式,得到了截面轮廓生成无干涉织造路径的条件。运用该方法进行典型预制体织造实验,发现不同方向的纤维束没有产生干涉,预制体内部纤维束完整且没有交叠,实验表明该路径生成方法合理有效。 展开更多
关键词 复合材料 预制体 多针多向 路径规划 区域划分
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预复合热塑性聚氨酯碳纤维束熔融涂覆工艺研究
6
作者 侯卓健 刘丰 +2 位作者 单忠德 杜悟迪 陈哲 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期54-57,共4页
针对复合材料柔性导向三维织造成形工艺,进行了预复合树脂碳纤维束柔性导向线熔融涂覆工艺研究。选用具有良好柔韧性的热塑性聚氨酯作为树脂材料,4束T300-3k碳纤维束合股作为增强材料,研究了预复合碳纤维树脂线密度随温度和纤维牵引速... 针对复合材料柔性导向三维织造成形工艺,进行了预复合树脂碳纤维束柔性导向线熔融涂覆工艺研究。选用具有良好柔韧性的热塑性聚氨酯作为树脂材料,4束T300-3k碳纤维束合股作为增强材料,研究了预复合碳纤维树脂线密度随温度和纤维牵引速度的变化规律。研究表明,低速情况下预复合树脂碳纤维束线密度基本不变,孔隙率在205℃以后小于20%且随温度变化很小;当速度提高到临界牵引速度后,预复合树脂纤维束线密度开始下降,但在一定速度范围内预复合的树脂流量变化很小;临界牵引速度随温度升高而增加,但在210℃以后基本稳定在1.9 m/min。因此优化的预复合聚氨酯碳纤维工艺参数是树脂熔融温度在210~220℃,纤维牵引速度在1.9 m/min。 展开更多
关键词 熔融涂覆 热塑性聚氨酯 碳纤维
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千米深井提升机动态提升过程制动力矩计算
7
作者 翟维东 刘超 +2 位作者 杜悟迪 梁皓 马钟旻 《矿山机械》 2016年第5期27-30,共4页
为探究千米深井摩擦提升过程中制动动态特性,通过动力学分析建立制动器的安全制动力矩和工作制动力矩分别与系统变位质量、运动方程之间的数学模型。以JKMD-5×4(Ⅲ)型落地式多绳摩擦式提升机为研究对象,得到了不同工况下摩擦提升... 为探究千米深井摩擦提升过程中制动动态特性,通过动力学分析建立制动器的安全制动力矩和工作制动力矩分别与系统变位质量、运动方程之间的数学模型。以JKMD-5×4(Ⅲ)型落地式多绳摩擦式提升机为研究对象,得到了不同工况下摩擦提升系统制动力矩随时间的动态变化曲线,为提升机制动系统选型设计提供依据。 展开更多
关键词 千米深井 动态提升 静张力差 制动力矩
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不同导向结构材料对复合材料柔性导向三维织造层厚的影响
8
作者 侯卓健 刘丰 +2 位作者 单忠德 杜悟迪 陈哲 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期60-64,共5页
针对复合材料柔性导向三维织造成形的发展要求,提出了一种使用预复合树脂碳纤维束作为柔性导向结构材料的三维织造工艺方法。研究了金属棒、碳纤维棒、预复合树脂碳纤维束三种不同导向结构材料对柔性导向三维织造层厚的影响规律。通过... 针对复合材料柔性导向三维织造成形的发展要求,提出了一种使用预复合树脂碳纤维束作为柔性导向结构材料的三维织造工艺方法。研究了金属棒、碳纤维棒、预复合树脂碳纤维束三种不同导向结构材料对柔性导向三维织造层厚的影响规律。通过分析建立的导向结构变形与摩擦阻力的计算模型,发现在导向结构相同变形量下,柔性树脂碳纤维束摩擦阻力远小于金属棒。与金属棒和碳纤维棒相比,预张紧的柔性树脂碳纤维束导向阵列在压实过程中更加致密、均匀,压实效果更好。对预制体进行CT扫描,发现树脂碳纤维束导向结构预制体内部结构均匀,树脂碳纤维柔性导向结构可以节省替纱环节,更易实现三维织造压实过程中纤维层的均匀致密。 展开更多
关键词 三维织造 预制体 柔性导向 复合材料
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基于速度匹配的复合材料三维织造张力控制方法研究
9
作者 杜悟迪 刘丰 +1 位作者 吴晓川 陈哲 《制造业自动化》 CSCD 北大核心 2021年第2期118-120,129,共4页
碳纤维预制体成形过程中的纤维束张力调控是直接影响预制体内部纤维束屈曲的重要因素,提出了基于张力施加线实时收线的复合材料织造过程中纤维束张力控制方法,通过电机转动速度与织造速度的匹配进行纤维束张力控制。针对该控制方法,进... 碳纤维预制体成形过程中的纤维束张力调控是直接影响预制体内部纤维束屈曲的重要因素,提出了基于张力施加线实时收线的复合材料织造过程中纤维束张力控制方法,通过电机转动速度与织造速度的匹配进行纤维束张力控制。针对该控制方法,进行了纤维束张力主动控制过程的数值分析和张力控制试验,织造张力均值与目标张力控制值的相对偏差为0.5%,最大相对偏差8.5%,在张力一定的条件下电机转动速度与织造速度呈线性关系。研究表明可以通过调整初始的张力施加线长度调控初始张力,通过设定织造速度、电机转动速度的匹配关系,能够实现织造过程中的纤维束张力稳定控制。 展开更多
关键词 三维织造 复合材料 张力控制 预制体
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