摘要：与金属材料相比复合材料具有“低密度、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀”等优势,是提升飞行器结构寿命效益的理想选择,有助于提升产品可靠性、安全性、维修性,降低产品全寿命周期成本,而复合材料的高废品率/缺陷率成为阻碍其广泛应用的主要原因。

摘要：铺放压实力是连续纤维复合材料结构自动铺放成型的关键工艺参数之一。由于多数铺丝设备刚性高且位控精度不足,往往容易导致压实力波动较大,严重影响成型质量。因此,面向纤维预浸料自动铺放成型过程中压实力的柔顺控制要求,构建铺丝设备压实机构与成型模具间的二阶等效模型,设计一种基于导纳控制原理的铺放压实力控制器,采用烟花群体智能算法对控制器的惯性参数、阻尼参数及刚度参数进行优化求解,并通过建模仿真与铺放试验验证铺放压实力导纳控制器的有效性。

摘要：自动铺丝构件在实际生产过程中会受到环境和工艺等因素的影响,从而导致缺陷的产生并对铺丝构件以及装配整体带来严重危害。由于自动铺丝成型技术的保密性以及制造工艺昂贵和耗时等因素,有关缺陷图像的样本数据集难以获取,造成了小样本学习的问题。提出通过虚拟样本生成的方法来扩容数据集并将其作为目标检测网络的输入训练样本。针对铺丝缺陷特点,在YOLOv5s中添加坐标注意力机制来优化设计,得到最终的目标检测网络模型并命名为Place-YOLO,其精度值为0.941,平均精度均值mAP为0.833,与原始YOLOv5s相比提升了1.8%。

摘要：为实现大尺寸壁板铺丝技术的工程化应用,首先对国产高强中模热固性T800级单向带预浸料进行自动铺丝工艺参数及转弯半径获取实验,基于响应曲面法、最大黏接力原则确定该材料自动铺丝工艺参数窗口,以工艺规范作为评价标准,进行转弯半径铺丝实验,获取该材料最小转弯半径。其次,使用TORFIBER轨迹规划与仿真软件对大尺寸壁板零件进行铺丝轨迹规划,结合零件结构特征和材料特点,筛选最佳铺丝轨迹生成算法,对生成的铺丝路径进行局部优化调整以提高铺丝质量;最后,基于材料铺丝工艺参数窗口,使用M. TORRES龙门式铺丝机完成了零件的铺丝制造,零件铺丝后表面质量、固化后内部无损质量满足设计指标要求。

摘要：自动铺丝作为一种先进的复合材料自动化成型技术被广泛应用于航空航天等领域,其中采用变角度自动铺丝能够提升航空航天结构件的设计空间,对于提高构件整体力学性能具有重要的意义。但目前该技术的加工工艺并不成熟且在成型过程中不可避免产生制造缺陷,对构件的力学性能带来不利的影响。针对变角度自动铺丝成型过程中的制造缺陷特性及其主要影响因素进行综述,介绍了自动铺丝的工作原理及变角度铺丝的优势,分析了褶皱、间隙和重叠缺陷的形成机制及其对变刚度层合板力学性能的影响,深入探讨了变角度铺丝制造缺陷的影响因素类型及作用机理,并论述了制造缺陷的抑制方法,最后总结了现阶段变角度自动铺丝技术存在的不足,并对该技术的未来研究趋势进行了展望。

摘要：热塑性预浸料铺放过程中单丝束尺寸对整体构件铺放质量有重要影响,为提高连续碳纤维增强聚醚醚酮(CCF/PEEK)复合丝材铺放成型质量,研究了工艺参数对其在铺放过程中的单束宽度和厚度的影响规律,并根据实验结果建立拟合模型。首先设计正交实验,研究了铺放速度、铺放压力、加热温度等铺放工艺参数对CCF/PEEK预浸料宽度和厚度变化的影响规律,并由上述研究所得的影响宽度和厚度的最显著工艺参数,分别开展单因素实验研究。正交研究结果表明,各工艺参数对丝束宽度的影响显著程度依次为加热温度>铺放速度>铺放压力,对丝束厚度的影响显著程度依次为铺放压力>加热温度>铺放速度。单因素实验结果表明,在丝束不发生失效的工艺参数范围内,丝束宽度随加热温度的升高而增大,随铺放速度的提高而减小,随铺放压力的增大而增大。丝束厚度随铺放压力的增大而减小。采用多元线性回归方法对各工艺参数综合影响丝束宽度进行拟合,验证计算结果表明,建立的模型拟合效果较好。

摘要：自动铺丝技术是碳纤维复合材料自动化专业领域的新兴制造技术,与传统手工铺叠制造工艺相比,自动铺丝会产生丝束间隙和丝束切断形成的三角区问题,影响复合材料层压板的厚度。手工铺叠复合材料层压板采用幅宽1000.00mm、牌号为ZT7H/QY9611的预浸料,自动铺丝技术采用幅宽6.35mm、牌号相同的预浸料。通过对比实验,发现自动铺丝复合材料层压板单层厚度小于手工铺叠单层厚度,自动铺丝和手工铺叠的单层厚度均小于理论厚度0.1380mm, 2种工艺制备的复合材料层压板单层厚度在0.1358~0.1365mm之间。自动铺丝技术的丝束是通过切割刀片闸断,纤维角度为±45°时,在小铺层上复合材料蒙皮壁板类零件的轮廓边缘区域,由丝束闸断形成的三角区其铺层轮廓线±4.5mm内是厚度渐变区域,不应设计装配连接区域,工艺检验时须适当放宽三角区厚度控制精度要求和成型质量要求。

摘要：飞机进气道采用基于自动铺丝工艺的复合材料整体成型方案,为分析进气道型面自动铺丝的可行性,对进气道型面与铺丝头的干涉问题进行了研究。首先,以进气道型面网格化的STL文件为对象,并结合铺丝头的边界条件,开发了基于VC++6.0的干涉检测计算程序,获得了型面上干涉区域的位置,并以点云进行标识。然后,在CATIA下对标识的干涉区域进行铺丝头外形轮廓的建模,并在Vericut仿真软件下对进气道型面进行自动铺丝运动仿真,验证了型面上标识的干涉区域的正确性。最后,将标识过干涉区域的进气道型面反馈给设计进行型面修正,获得了满足自动铺丝条件的进气道型面。

摘要：对自动铺丝带来的变刚度问题研究近期才引起关注,目前还处于探索阶段,变刚度加筋结构的工程应用仍需要大量的机理性探究作为数据支撑。基于分段线性化的离散思想和纤维平移法,使用Matlab/ABAQUS杂交建模法建立变刚度层板有限元模型。考虑材料刚度退化及筋条与蒙皮之间的界面损伤,基于Hashin准则编写的子程序,研究了变刚度蒙皮加筋板在压缩和压剪组合载荷下的承载能力。对比直线铺放加筋板和变刚度加筋板的载荷-位移曲线,证明采用合理的曲线铺丝设计,加筋板的承载能力可以得到显著提高,通过对几种加筋板在上述2种载荷工况下的渐进失效分析,研究了变刚度蒙皮加筋板的失效机理和其对整体承载性能的影响。实验结果表明:采取合理的变刚度蒙皮的方式能够较为显著地提高加筋板的刚度,提高结构的极限承载能力。

摘要：铺放角是复合材料铺层设计的重要参数,在对铺层进行轨迹规划时采取不同的规划算法可能会导致轨迹角度偏离设计角度。本文从轨迹的方向性和可铺放性对固定角度法和测地线法进行了对比分析,在此基础上研究了复合材料自动铺丝轨迹的理论铺放角度偏差,提出了计算理论铺放角度偏差的几何算法,并基于Visual Studio 2010平台,应用CATIA二次开发技术实现了理论铺放角度偏差的计算。最后通过计算复合材料截锥壳45°测地线轨迹的铺放角度偏差验证了角度偏差算法的可行性、可靠性、实用性与高效性。