立体织物整体穿刺钢针针尖形态及穿刺长度优化研究

发布时间：2020-04-11 05:08

【摘要】：整体穿刺立体织物是一种结构特殊的碳纤维立体织物,具有良好的整体结构和较高的纤维体积含量,是制作高性能防热隔热炭/炭复合材料的优良基材。目前,该织物广泛的应用于航空航天等高新技术领域。我国整体穿刺技术己取得重大的技术突破,但在整体穿刺过程中,存在整体穿刺钢针针尖与整体穿刺模板接触损伤整体穿刺钢针针尖,整体穿刺钢针针杆出现强度破坏的问题,为提高穿刺钢针使用寿命有必要进行整体穿刺钢针针尖形态优化研究。本文在对国内外碳纤维立体织物成型装备及整体穿刺钢针针尖形态优化研究现状进行分析的基础上,开展整体穿刺钢针针尖形态优化研究,主要研究内容如下:对整体穿刺的工艺过程及正交叠层机织碳布在各个穿刺阶段纤维的运动模式、力学行为进行分析,依据纱线和整体穿刺钢针相互运动之间的几何关系,建立纱线张力在各个穿刺阶段的力学模型。针对整体穿刺钢针在纱线张力作用下处于压缩和弯曲的组合变形的受力状态,为满足整体穿刺钢针的强度要求,建立整体穿刺钢针的许用应力和整体穿刺钢针针尖曲线次数函数关系,依据该函数优化出整体穿刺钢针针尖的形态。使用叠加法分别钢化整体穿刺钢针的针尖和针杆,求取整体穿刺钢针针尖在顶点处的位移。使用图乘法求取出整体穿刺钢针针尖在顶点处的位移。为避免整体穿刺钢针针尖与穿刺模板接触,建立穿刺钢针针尖的曲线次数和总位移限制条件的函数关系,依据该函数优化出整体穿刺钢针针尖的形态。使用机器视觉选择合理的算法,识别整体穿刺钢针针尖的位移参数,使用双边滤波去除图像采集过程中的噪声。利用机器视觉提供的位移参数,作为机器学习的训练样本。通过对六种算法进行评分预测,选择出预测模型来实现对整体穿刺长度的预测,使用网格搜索方法对算法加以优化。考虑整体穿刺钢针针尖磨削加工实际及降低穿刺钢针加工成本,进一步优化整体穿刺钢针针尖形态。依据优化后的钢针针尖模型进行整体穿刺钢针试制加工,并进行正交叠层机织碳布整体穿刺实验。
【图文】：

织物整体穿刺工艺分析逡逑刺钢针按照工艺的要求的距离组成等距密排，组成含厚度方刺钢针阵列，然后由控布机器手将机织碳布按照Ｘ、Ｙ方向在等距密排整体穿刺钢针阵列的顶端，在穿刺样机输入整刺模板在伺服电机的驱动下相对于整体穿刺钢针针尖发生布被整体穿刺模板压至整体穿刺钢针阵列的低端，在穿刺织碳布的回弹，整体穿刺模板要进行加压密实用，来增加体织物的体积含量，当整体穿刺成型立体织物的穿刺高度满成为含Ｚ向整体穿刺钢针阵列立体织物。逡逑根连续的纱线按照工艺要求的顺序，将等距密排系统中整体防止整体穿刺立体织物松散及体积含量降低，在置换时要含Ｚ向整体穿刺钢针阵列立体织物中的全部的穿刺钢针全穿刺立体织物的成型。立体织物整体穿刺工艺示意图，如图

第一章绪论．３．２整体穿刺工艺阶段划分逡逑在整体穿刺工艺过程中正交叠层机织碳布放置在整体穿刺钢针顶端，随着穿刺模板的向下位移纱线发生变形伸长，在此过程中整体穿刺钢针针尖顶：随着整体穿刺模板的进一步向下位移，正交叠层机织碳布在整体穿刺模用下纱线绕过整体穿刺钢针针尖，在此过程中纱线发生绕针弯曲：随着整模板进一步的向下位移正交叠层机织碳布被推至针杆部分，，在此过程中纱至针杆段，整体穿刺过程示意图，如图１－２所示。因此，整体穿刺的工艺过划分为：顶压碳布阶段、绕针弯曲阶段、压至针杆段。逡逑
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TS104

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本文编号：2623192