大承载桁架纺锤形复合材料管件成型工艺研究

发布时间：2017-07-29 08:19

  本文关键词：大承载桁架纺锤形复合材料管件成型工艺研究

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【摘要】：树脂基复合材料桁架管件具有结构稳定、抗化学腐蚀性和重量较轻等优点,所以其被广泛应用于航天工程领域。传统的复合材料桁架使用的是等截面的方形或圆形管件,但是载人登月探测器相比于嫦娥三号和嫦娥五号探测器,承载能力有了更高的要求。因此设计出了直径大接头小的纺锤形管件。本文主要对复合材料纺锤形管件的成型工艺进行研究,运用纤维稳定缠绕原理和微分几何计算出纤维稳定缠绕的条件,并运用缠绕软件CADwind对其计算结果进行验证,通过对纺锤形管件实验件进行分析,找出成型工艺的不足之处并对其进行优化,使其工艺过程更加完善,最终获得了质量优良的纺锤形管件。主要研究如下:(1)运用纤维稳定缠绕原理和微分几何的知识,推导出圆锥等壁厚缠绕的非测地线的条件。(2)运用纤维稳定缠绕原理和微分几何的知识,推导出圆柱封头稳定缠绕的最小长度的条件。(3)运用纤维缠绕软件CADwind完成对纺锤形管件的编程,同时完成对圆锥等壁厚缠绕和圆柱封头稳定缠绕的最小长度公式的验证。(4)根据纺锤管件的特点设计出纺锤形管件的水溶性芯模,并完成芯模的车削加工和表面处理。(5)通过对实验件进行分析,找出成型工艺的不足之处并对其进行优化。
【关键词】：纺锤形管件 等壁厚缠绕 水溶性芯模 CADwind 工艺优化
【学位授予单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 复合材料概述9
• 1.2 树脂基复合材料成型方法9-11
• 1.2.1 接触成型工艺10
• 1.2.2 拉挤成型工艺10
• 1.2.3 模压成型工艺10
• 1.2.4 缠绕成型工艺10-11
• 1.2.5 铺放成型工艺11
• 1.2.6 RTM成型工艺11
• 1.3 纤维缠绕工艺研究现状11-16
• 1.3.1 缠绕的概念11-12
• 1.3.2 缠绕的工艺方法12
• 1.3.3 缠绕理论12-13
• 1.3.4 纤维缠绕制品的应用13
• 1.3.5 纤维缠绕工艺国内外研究现状13-16
• 1.4 选题背景及研究意义16
• 1.5 本论文主要研究内容16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 纺锤形管件缠绕分析18-36
• 2.1 管件纤维缠绕规律的概述18
• 2.2 纤维缠绕18-20
• 2.2.1 测地线缠绕18-19
• 2.2.2 非测地线缠绕19-20
• 2.3 纺锤形管件稳定缠绕分析20-28
• 2.3.1 纺锤形管件圆锥段几何特征20-21
• 2.3.2 纺锤形管件圆锥段曲面上的非测地线21-24
• 2.3.3 纺锤形管件圆锥曲面等壁厚缠绕非测地线缠绕判据24-27
• 2.3.4 纺锤形管件两端封头稳定缠绕判据27-28
• 2.4 总体线型分析28-35
• 2.4.1 缠绕中心角分析28
• 2.4.2 概念定义28-30
• 2.4.3 切点数分析30-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 基于CADwind缠绕软件纺锤形管件线型的仿真36-44
• 3.1 CADwind缠绕软件36-37
• 3.1.1 几何芯模模块36-37
• 3.1.2 三维显示模块37
• 3.1.3 缠绕计算模块37
• 3.1.4 后处理模块37
• 3.1.5 机床参数模块37
• 3.2 CADwind缠绕软件流程37-38
• 3.3 CADwind缠绕软件对纺锤形管件仿真38-42
• 3.3.1 建立芯模的CAD模型38-39
• 3.3.2 设置材料参数39
• 3.3.3 计算缠绕轨迹或缠绕线型39-42
• 3.3.4 生成缠绕控制数据42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 水溶性芯模设计与制造44-51
• 4.1 水溶性材料概述44-45
• 4.1.1 尿素水溶材料44-45
• 4.1.2 石膏水溶材料45
• 4.1.3 盐类水溶材料45
• 4.2 水溶性芯模结构设计45-48
• 4.3 Aquacore系列水溶性材料概述48
• 4.4 水溶性材料芯模制作工艺流程48-49
• 4.5 水溶性芯模的制造49-50
• 4.5.1 水溶性芯模毛坯制作和车削加工49-50
• 4.5.2 水溶性芯模表面处理50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 大承载纺锤形复合材料管件制备工艺与改进51-58
• 5.1 大承载纺锤形管件制备工艺流程51-52
• 5.2 水溶性芯模的包覆52
• 5.3 纺锤形管件的缠绕52-53
• 5.4 纺锤形管件的固化53
• 5.5 纺锤形管件的脱模及后处理53
• 5.6 纺锤形管件试验产生的缺陷及改进措施53-54
• 5.7 纺锤形管件芯模的改进54
• 5.8 纺锤形管件制备工艺改进54-56
• 5.8.1 纺锤形管件改进后的工艺流程54-55
• 5.8.2 水溶性芯模的包覆55-56
• 5.8.3 纺锤形管件的固化56
• 5.9 纺锤形管件的脱模及后处理56
• 5.10 本章小结56-58
• 第6章 结论58-59
• 6.1 创新点58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 杨华英;;热固性复合材料纤维缠绕工艺的关键技术[A];中国玻璃钢原材料市场暨玻璃钢最新技术工艺高层论坛论文集[C];2009年

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本文编号：588209