【摘要】：激光加熱固化殼體成型技術(shù)是未來復(fù)合材料快速成型領(lǐng)域的熱門研究技術(shù)。以傳統(tǒng)的殼體成型為研究背景,分析了傳統(tǒng)殼體成型關(guān)鍵技術(shù),開展了激光固化殼體成型技術(shù)研究。根據(jù)激光固化成型系統(tǒng)的功能需求,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的加熱裝置和執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu),提出了與之對應(yīng)的控制方案和檢測方案,并搭建了實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。根據(jù)生產(chǎn)需求,殼體成型速度有時(shí)需要調(diào)節(jié),但速度的變化又受其它因素的制約,據(jù)此提出了一種可以快速響應(yīng)的激光恒溫動(dòng)態(tài)加熱技術(shù)。根據(jù)激光輻射理論,建立了激光加熱固化殼體成型過程的動(dòng)態(tài)恒溫加熱模型,得到激光功率與成型速度的數(shù)學(xué)關(guān)系。根據(jù)殼體成型系統(tǒng)對加熱源形狀及參數(shù)的要求,選擇了半導(dǎo)體激光器作為加熱源,應(yīng)用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直整形設(shè)計(jì),得到適用于加熱系統(tǒng)的矩形光斑。針對殼體成型過程中溫度場的變化情況對殼體的成型質(zhì)量具有重大影響的問題,構(gòu)建了激光加熱溫度場的二維數(shù)學(xué)模型,確定了溫度在傳遞過程中的邊界條件。應(yīng)用有限元分析軟件對加熱過程的溫度場變化情況進(jìn)行模擬仿真。根據(jù)論文研究需要,搭建了實(shí)驗(yàn)裝置以驗(yàn)證兩個(gè)數(shù)學(xué)模型(即利用激光作為加熱源的恒溫動(dòng)態(tài)加熱數(shù)學(xué)模型和有限元溫度場仿真模型)的正確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩個(gè)數(shù)學(xué)模型的理論值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。
【圖文】：

成型技術(shù)的研究背景及其發(fā)展?fàn)顩r成型技術(shù)研究背景料是指由多種不同屬性的材料摻雜在一起組成的多相材料，材料的典型代表，指環(huán)氧樹脂基在摻雜了碳纖維等高性能的一種高性能的復(fù)合材料。在物理屬性方面與鋁合金相似但在合金，由于碳纖維復(fù)合材料由非金屬材料合成而來，因此具點(diǎn)[1,2]。合材料越來越多的優(yōu)越性能被人們所發(fā)現(xiàn)，Mr.Richard E.Y代提出了殼體纏繞成型技術(shù)。如圖 1.1 所示，早期的殼體成帶在浸膠槽中充分浸泡后按照一定的軌跡纏繞在芯模上，纏溫高壓的熱壓罐內(nèi)進(jìn)行固化成型，最后將固化成型的殼體進(jìn)殼體。在這個(gè)過程中，，控制復(fù)合材料帶的纏繞張力和加熱溫術(shù)[4]。

員宋清華、文利偉等人對原有設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，將殼體成型設(shè)備小型化，研發(fā)出用于平面殼體鋪放的設(shè)備，并且提高了殼體成型質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了對小尺寸殼體的高精度成型。西北工業(yè)大學(xué)史耀耀教授及其科研團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)過數(shù)年研究，攻克了材料帶在鋪放成型過程中所遇到的多個(gè)技術(shù)難題，如：材料帶鋪放過程中張力的控制、材料帶在纏繞成型過程中側(cè)向偏移問題、熱輥加熱溫度控制問題、成型路徑軌跡規(guī)劃等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題，并提出了冷壓輥、熱壓輥雙輥同時(shí)固化成型理論，根據(jù)其理論研制出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，圖 1.4 為西北工業(yè)大學(xué)自主研制的多功能數(shù)控材料帶纏繞機(jī)[13]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的李sセ蒲型哦右捕鑰翹宄尚圖際踔脅乒旒５穆肪豆婊捌浞掄嫦低場⑷砑⒌裙丶際踅辛松釗胙芯�，提畴h嘶

本文編號：2671832