长丝缠绕技术的发展与研究现状

长丝缠绕技术的发展与研究现状

一、纤维缠绕技术的发展及研究现状(论文文献综述)

徐兵,纵怀志,张军辉,张堃,黄信菩,陆振宇,贺电[1](2022)在《碳纤维复合材料液压缸研究现状与发展趋势》文中进行了进一步梳理碳纤维增强复合材料(CFRP)具有抗热冲击、抗拉强度高、耐腐蚀等优点,已广泛应用在机器人、航空航天、工程装备及其他领域,用CFRP来制备液压缸能够大幅度提升液压系统的轻量化的水平,帮助系统降低能耗。本文从复合材料缸筒、活塞和活塞杆、成型工艺、密封润滑和发展趋势五个方面综述了CFRP液压缸的发展现状,介绍缸筒和活塞中金属与复合材料之间的联接方法及多材料设计的参考准则,并对手糊式、缠绕式、拉挤式、树脂传递模型成型等加工工艺进行介绍,然后讨论了CFRP液压缸存在的密封、摩擦、动态响应等问题,最后从涂层、加工、后处理给出了碳纤维液压缸的发展趋势。

曾文蕾[2](2021)在《玻璃纤维复合材料压力容器缠绕成型工艺的研究》文中研究表明压力容器在现代的工业以及生活当中是必不可少的设备。传统的压力容器大多都是纯金属制造或者以金属或者合金作为内衬制造,结构简单但价格昂贵,成本较高,在一定程度上限制了压力容器的应用。复合材料压力容器的性能与压力容器的内衬成型工艺、纤维的缠绕层数、缠绕角度和缠绕方式等制造工艺密切相关。文章通过有限元仿真分析的方法,去设计压力容器的缠绕成型参数。本文主要针对玻璃纤维复合材料低压压力容器的内衬、缠绕层的设计分析展开工作。以高密度聚乙烯为内衬材料,设计内衬的结构参数、成型工艺,以及对内衬的成型进行有限元分析,并设计内衬成型的模具。通过研究缠绕成型的切点,对压力容器的缠绕线型,进行分析;对缠绕层以及缠绕厚度进行设计。然后通过CADWIND数值模拟的方法,与理论分析做对比。在CADWIND的基础上建立容器的有限元模型,然后使用有限元软件对压力容器的失效强度进行研究。研究压力容器在受到均匀的内部压力1.5MPa,3MPa,5MPa时的强度。通过实验进行验证有限元仿真分析的结果,并进行优化。本文研究可以为玻璃纤维复合材料低压容器的设计与使用提供参考。

王志立[3](2021)在《GFRP与钢纤维砂浆加固损伤RC柱轴压性能数值分析》文中研究指明随着建筑物改造工程的进行,大量柱子在使用过程中经常出现结构损伤和承载力不足等问题。玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic)因其轻质高强、耐腐蚀且价格较低等特点被广泛用于工程实际中,同时钢纤维水泥砂浆因具有增强、阻裂和韧性好等特点作为修复材料可显着提高构件的力学性能。为了更好地达到加固补强效果,提出一种新型组合形式—GFRP与钢纤维砂浆加固损伤RC柱。本文在课题组已进行的试验基础上进行有限元模拟分析,主要研究内容及结论如下:(1)本文根据已有试验内容,应用ABAQUS有限元软件,分别建立了GFRP管、GFRP条带与钢纤维砂浆加固损伤RC柱有限元模型,将有限元结果(试件荷载-位移曲线、破坏形态以及各组成部分的应力云图)与试验结果进行对比,验证模型的正确性。(2)基于GFRP管与钢纤维砂浆加固损伤RC柱试验,对GFRP管的纤维缠绕角度、钢纤维砂浆强度以及截面加载方式等参数进行扩展分析。结果发现:组合结构的轴压承载力,随着GFRP管纤维缠绕角度与45°缠绕方向的夹角增大而增大;随着钢纤维砂浆强度的增大,轴压承载力增大;截面加载方式对于承载力结果影响不大。(3)基于GFRP条带与钢纤维砂浆加固损伤RC柱试验,对GFRP条带的间距、层数以及钢纤维砂浆强度等因素进行扩展分析。结果表明:GFRP条带间距越小、层数越多,对核心部分的约束越强,组合结构的峰值荷载越大,延性越好;钢纤维砂浆强度越大,峰值荷载越大,但提高幅度减小;且随着钢纤维砂浆强度增大,其延性变差,脆性破坏特征表现越明显。(4)在数值模拟研究的基础上,采用极限平衡法与叠加法修正了GFRP管与钢纤维砂浆加固损伤RC柱的承载力计算公式,对比发现叠加法吻合程度较好。同时采用叠加法修正了GFRP条带与钢纤维砂浆加固损伤RC柱的承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。

李晓晨[4](2021)在《碳/碳坩埚预制体增强碳纤维缠绕方法及关键技术研究》文中研究指明碳/碳复合材料是在碳纤维的基础上进行石墨化增强处理的一种新兴结构化复合材料,具有抗烧蚀,耐高温等优异性能,作为新型的耐高温结构功能一体化工程材料发展迅速,在航空航天、军事、医疗等领域应用广泛。碳纤维增强缠绕预制体是采用纤维缠绕技术增强预制体力学性能,可以充分发挥碳纤维的优异性能。本文以碳/碳复合材料坩埚针刺成型为背景,在针刺成型的基础上采用碳纤维进行增强缠绕,在国内外纤维缠绕技术研究及现状分析的基础上,研究针对碳/碳坩埚预制体增强缠绕方法及关键技术,实现对碳/碳坩埚预制体的增强缠绕,主要研究内容如下:根据坩埚芯模的外形结构和传统缠绕技术工艺,分为封头段和圆柱段两部分分别确定碳/碳坩埚预制体缠绕线型,针对不同尺寸的坩埚芯模建立以非测地线理论为基础的碳纤维缠绕线型的设计方法,对整体线型设计方法进行总结,并通过MTALAB软件对缠绕线型进行仿真。对碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置进行方案设计,通过对比不同设计方案确定该装置主要结构和传动形式,主要结构包括X/Z向平动工作台,缠绕机构和芯模回转机构,对其主要结构进行详细设计,通过理论分析确定零部件结构尺寸,通过Pro/E软件建立碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置虚拟样机。基于所设计的碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置,为实现缠绕过程可以按照设计的缠绕线型进行,对碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置X/Z向平动工作台运动轨迹进行研究,并通过反解落纱点坐标对缠绕轨迹进一步验证,探究翻转运动对缠绕线型的影响,利用MATLAB软件进行仿真分析。根据碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置设计方案和该装置各自由度运动轨迹要求,对碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置控制系统进行方案设计,并对控制系统的软硬件进行设计选型,对碳/碳坩埚预制体增强缠绕进行验证。

王巧玲,魏栋,李光俊,李恒,文友谊[5](2020)在《FRP复合材料管材航空应用及成型技术研究现状》文中进行了进一步梳理管路系统的性能优劣是影响航空飞行器可靠性的重要因素,国产大飞机及军用战机的高速发展对飞机的轻量化、高功效以及高可靠性提出了更高的要求,飞机管路系统也正在朝着整体型多弯结构以及紧凑型复杂结构发展。复合材料因其优异的综合性能已在飞机上得到了广泛的应用,而采用纤维增强树脂基复合材料管路构件替代金属材料管路构件,能够最大限度满足飞机导管高性能轻量化整体化制造的目的和需求,目前少数机型已经开始逐步采用纤维增强树脂基复合材料管路构件,并且未来具有广阔的市场前景。纤维增强树脂基复合材料管路构件在成型过程中主要涉及材料的选用、成型工艺方法和设备的选择以及工艺参数的优化等方面,并且每一个环节都对管路构件的成型质量起着至关重要的作用。首先介绍了国内外航空飞机领域纤维增强树脂基复合材料管路构件的市场概况及其在飞机上的应用场合,并综述分析了目前常用的原材料性能对比以及普遍采用的几种纤维增强树脂基复合材料管路构件的成型工艺特点,在此基础上着重评述了近年来纤维缠绕技术在纤维增强树脂基复合材料管路构件成型制造方面的发展及研究现状,并对未来发展趋势进行了展望。

刘美军[6](2020)在《植物纤维缠绕复合材料成型机理及其优化研究》文中进行了进一步梳理由树脂基体与玻璃、芳纶和碳等传统增强纤维结合而成的复合材料已经在航空航天、休闲、汽车、建筑和体育领域获得广泛的应用,然而其不可降解且不易回收利用而引起环污染和资源浪费问题愈发突出。应用植物纤维代替传统增强纤维用于复合材料成型可在保证产品性能要求的基础上有效缓解环境破坏和资源危机。然而,相比于传统复合材料用增强纤维,植物纤维具有独特的空腔结构、纤维束的加捻结构以及由加捻结构造成的非均匀缠绕结构,影响着植物纤维增强复合材料成型质量及力学性能。为实现新材料-植物纤维缠绕增强复合材料结构和工艺设计、性能分析及预测、成型质量控制,需研究考虑植物纤维结构的植物纤维束力学及物理性质、复合材料成型工艺过程及成型后复合材料力学性能等问题。本文开展了以下几个方面的研究:考虑结构的植物纤维束模量及热物理性质预测,植物纤维缠绕复合材料固化化过程中模量及热物理性质预测,植物纤维缠绕复合材料固化过程多物理场及残余应力应变分析,植物纤维缠绕复合材料成型工艺特异性分析及优化。主要工作和研究成果如下:植物纤维在缠绕复合材料应用中,首先需要将植物短纤维进行纤维束的加捻以实现连续化。基于细观力学、加捻纤维束滑移及强力理论、均习化理论及热传导数学模型并应用COMSOL平台建立了考虑植物纤维束结构特性的纤维束模型。通过仿真分析发现,空腔结构的存在降低了植物纤维的模量及热传导性能,捻度结构使植物纤维束力学强度及模量在一定捻度范围内存在极值,对不同方向上的导热性能也有显着影响。为了提高固化成型过程模拟的精度并获取各物性参数的动态变化规律,基于空腔及捻度结构对连续植物纤维束在力学及热物理性质的影响规律,应用复合材料细观力学及等效均匀化等理论建立植物纤维缠绕复合材料导热及模量等效模型,获取了植物纤维复合材料导热系数在一定温度范围内随温度变化的线性递增规律及复合材料等效模量随树脂基体固化度变化的抛物线递增规律,进而获取不同纤维捻度及纤维体积含量的复合材料等效参数的回归方程,为植物纤维缠绕复合材料固化过程模拟提供动态输入。为揭示植物纤维复合材料成型工艺过程中温度场、固化度场及应力应变场变化规律,基于植物纤维复合材料模量及热物理性质的规律研究,建立了考虑植物纤维束结构的复合材料固化过程精确预测模型,分析仿真结果获得相对准确的复合材料固化过程中的温度场、固化度场及应力应变演变规律。结果表明:考虑了植物纤维结构的复合材料各热及力学性质作为固化过程模拟的动态输入可以有效提高模拟的预测精度,且固化温度工艺和复合材料厚度结构对成型过程中各物理场及应力应变影响相对显着,纤维束捻度、纤维含水率及纤维体积分数对复合材料成型过程的多场变化具有相对较小的影响。基于植物纤维缠绕复合材料成型和检测实验及复合材料性能测试,分析了植物纤维缠绕复合材料成型的结构、材料及工艺特异性对复合材料力学性能的影响规律。建立了植物纤维缠绕复合材料成型工艺响应面及基于满意度函数的多目标优化模型,获取参数设计范围内的最优成型工艺参数,针对优化结果进行了可靠性分析并对优化设计进行了灵敏度分析。结果表明:响应面和满意度函数法可以有效进行多目标工艺优化设计;固化温度对植物纤维复合材料力学性能影响显着,且不同工艺参数成型的复合材料内部的孔隙含量是影响复合材料力学强度的主要原因,优化的工艺结果可以在设计范围内有效提高植物纤维缠绕复合材料成型质量及成型后的力学性能。基于结构建模、模拟仿真、测试试验及工艺优化的研究,发现植物纤维及纤维束的结构和材料特性对纤维束、复合材料固化成型过程及成型后复合材料力学性能都产生了重要影响。因此,在进行绿色可回收的新材料-植物纤维增强复合材料的结构、材料、工艺及力学的研究时,都无法忽视植物纤维及纤维束的结构对材料、工艺过程及力学强度的影响,应当充分利用植物纤维束结构及植物纤维复合材料的功能性特点开发功能性复合材料,并降低结构对复合材料结构性能的影响。

孙新宇[7](2020)在《复合材料压力容器断面设计》文中指出复合材料压力容器是指以复合材料作为主要材料、通过一定的工艺制造出的压力容器设备,作为主流的储存承压结构,广泛应用于石油化工、冶金、机械等领域。随着生产工业的不断发展和生产效率的不断提高,人们对复合材料压力容器的质量要求也越来越高,高强化、轻量化已成为发展主流。在实际生产中,需要根据给定的设计标准与原材料,设计出符合要求的复合材料压力容器。本文基于复合材料层合板力学理论与设计标准要求,提出一种复合材料压力容器的断面结构设计方法,并通过有限元仿真分析软件ABAQUS验证其正确性,在现有条件下进行优化分析。本文具体研究内容为:研究复合材料压力容器纤维缠绕增强材料的种类与选型方法,研究树脂基体与内衬材料的力学性能。分析层合板理论,分析复合材料压力容器的网格理论、薄膜理论与薄壁套筒理论。根据设计目标,对复合材料压力容器进行断面结构设计。分析复合材料压力容器的一般结构与材料特性,对内衬层、封头与纤维缠绕层分别研究,总结提出普遍适用的公式,设计出复合材料压力容器的断面详细尺寸参数与缠绕层数。使用有限元分析软件ABAQUS,建立设计完成的压力容器模型,对其进行爆破失效分析。依照爆破压力分析方法,将复合材料压力容器分为内衬层和纤维缠绕层两部分,根据材料特性分别对压力容器的各种工况进行应力与应变的分析,结合失效准则,判断最小爆破压力合格。在保证复合材料压力容器正常工作的前提下,根据标准对其进行自紧应力优化分析,得到最合理的自紧应力取值范围。分别研究内衬层与纤维缠绕层的疲劳理论,使用有限元方法计算出复合材料压力容器的自振频率。探究复合材料压力容器的疲劳失效分析方法,对压力容器有限元模型进行给定疲劳次数的疲劳分析,判断分析结果合格,设计出的压力容器符合要求。

吴少斌[8](2020)在《基于PLC的玻纤缠绕机自动化控制系统设计》文中提出随着复合管道在管道输送行业应用越来越广泛,对复合管道的质量和性能要求也越来越高。纤维增强热塑性管道使用HDPE、PE连续纤维带作为增强层可以显着提升管道的综合性能。目前的单螺旋缠绕机由于工艺原理问题容易使连续纤维带拉伸变形。因此,本文针对连续纤维带的缠绕工艺设计一种新型缠绕机。首先分析纤维带增强热塑性管道的生产工艺以及连续纤维带的性质,设计双螺旋缠绕工艺及其连续缠绕工艺,基于工艺要求设计了双螺旋纤维缠绕机的结构,使用伺服电机作为驱动设备保证机构的动作精度。然后对缠绕机中的重要控制参数做了计算与分析:缠绕速度与螺旋角和牵引速度的匹配、续带移动路程、支撑距离、放卷张力、加热参数,依此确定对应执行机构的工作参数和控制方法。其中,重点通过Simulink仿真研究放卷的张力变化规律并依此确定磁粉制动器的制动力矩。其次基于PLC设计了双螺旋纤维缠绕机电气控制系统,通过无线串口收发器建立了Modbus RTU主从站无线通信网络,硬件设计包括模块、伺服驱动器、传感器选型与配置,软件设计分析了系统的控制流程,使用TIA博途平台的STEP7软件完成程序设计。最后基于WINCC软件和触摸屏技术完成了人机界面设计,设计出相应的电气控制箱,利用STEP7的PID自整定功能调试加热系统的PID参数,实现加热的精确控制。

杨海[9](2020)在《复合材料纤维缠绕机器人关键技术研究》文中认为复合材料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、可设计等诸多优点,使其在航空航天、船舶、海洋、能源、化工、汽车等领域获得广泛应用。复合材料是典型的结构-工艺-性能一体化材料,其成型工艺及装备直接影响复合材料性能及成本。由于纤维缠绕工艺具有成型效率高、材料性能利用充分、产品质量一致性好等优点,使其成为轴对称回转类复合材料制品成型的首选工艺。随着低成本、多样化、复杂形状纤维缠绕制品需求的日益增加,传统缠绕成型工艺及装备的成本高、柔性差等问题制约纤维缠绕复合材料制品应用和发展。工业机器人具有自由度多、通用性好、可扩展性强等优点,且其定位精度可满足纤维缠绕工艺要求,因此本文研究基于六自由度工业机器人的纤维缠绕系统动力学、轨迹规划及优化等关键技术,研制机器人缠绕装备,实现纤维缠绕复合材料制品柔性低成本制造。本文针对轴对称回转类复合材料制品研究具有通用性的纤维缠绕机器人缠绕作业轨迹规划方法。基于测地线/非测地线纤维缠绕模式及缠绕线型规律,采用多段圆锥拟合方法获得复杂形状轴对称回转壳体缠绕线型模式及运动轨迹。根据纤维缠绕机器人与主轴结构配置、运动自由度及导丝头沿芯模轮廓运动轨迹线形成的包络线,研究基于开放圆柱包络、芯模轮廓包络和恒定悬纱长度包络线的轨迹规划方法,实现适用于不同类型复合材料制品的纤维缠绕机器人缠绕作业轨迹统一设计。通过曲线光滑度评价函数、工作空间评价函数及跟随能力评价函数对多自由度纤维缠绕装备的缠绕作业轨迹进行评价,实现机器人缠绕悬纱长度的优化。根据纤维缠绕成型工艺要求及小型复杂形状复合材料制品特点,设计基于机器人夹持芯模与固定纤维导丝头形成缠绕相对运动方式的柔性纤维缠绕机器人系统。建立纤维缠绕机器人作业运动学分析模型,根据机器人缠绕作业轨迹规划结果基于逆运动学分析获得机器人各关节运动轨迹。建立考虑缠绕张力、缠绕落纱点、缠绕构件质量随纤维缠绕轨迹变化的纤维缠绕机器人作业动力学分析模型,进行纤维缠绕张力、构件负载对机器人末端作用力及关节驱动力矩的影响分析及优化。为提高纤维缠绕机器人轨迹的平滑性、平稳性,消除纤维缠绕张力波动,提高纤维缠绕构件质量,实现复合材料制品高效、低成本纤维缠绕成型,研究纤维缠绕机器人轨迹多目标优化方法。根据纤维缠绕机器人轨迹优化目标函数及评价指标,针对所设计的纤维缠绕机器人作业结构及机器人轨迹优化目标,采用非等时间长度多目标规划方法实现机器人轨迹平滑。采用NSGA-Ⅱ遗传算法进行机器人运动时间、能耗、平稳性、平滑性多目标优化,实现纤维稳定缠绕成型。根据缠绕工艺要求,研制纤维导丝头固定、机器人夹持芯模缠绕方式的机器人纤维缠绕系统。通过针对轴对称回转类复合材料制品的机器人缠绕作业轨迹规划、机器人轨迹优化、缠绕轨迹精度及张力波动检测与评估等实验验证本文所提出的基于包络线形式的纤维缠绕机器人缠绕作业轨迹通用规划方法及非等时间长度多目标机器人缠绕平滑轨迹规划方法的有效性。本文通过对复合材料制品纤维缠绕机器人缠绕作业轨迹、机器人作业动力学、机器人运动轨迹及缠绕装备研制等关键技术的研究为复合材料制品机器人缠绕提供理论基础,为缠绕设备作业轨迹规划提供新的思路,为动态响应好、柔性要求高及制品需求多样化的复合材料制品纤维缠绕作业提供新的技术和手段,并为复合材料制品机器人缠绕的工业化应用奠定基础。

马腾宇[10](2020)在《基于工业机器人的碳纤维缠绕系统设计及轨迹规划研究》文中研究说明碳纤维具有密度小、质量轻、强度高、耐超高温、低温特性好等优点,又能与树脂、金属、陶瓷等基体形成碳纤维复合材料。因此,被广泛应用于建筑、汽车、化工、航空航天、医疗器械、运动器材等领域。然而由于成型对象形状各异性,以及碳纤维复合材料的特殊性,加工成型过程存在一定难度;同时自动化工艺相对落后,使其不能进行批量大规模生产,导致加工成型效率较低。目前,缠绕成型是碳纤维制品的主要工艺,然而传统的缠绕成型技术大多采用半自动的加工方式,缠绕机大多采用两轴或者四轴的机械设备,导致碳纤维制品加工精度低,很难实现自动化缠绕,另一方面,相关智能优化算法在缠绕过程中的应用极少,导致传统的缠绕技术存在着缠绕效率低,系统能耗高等缺陷。针对上述问题,本文设计了一套基于工业机器人的碳纤维缠绕成型系统,以六自由度机器人为基础,设计了其末端执行器吐丝嘴的结构,包括张力控制系统、张力稳定机构、回收系统、摆动机构、出料机构等等,在此基础上与第七轴外部扩展缠绕轴进行联动控制从而构成整个机器人缠绕系统。然后基于Matlab Robotics Toolbox对六自由度机械臂进行建模以及正运动学、逆运动学分析,利用测地线的方法推导出芯模表面稳定的缠绕线型以及缠绕轨迹,并根据落纱点与吐丝嘴的相对关系推断出机械臂的运动轨迹。最后基于机器人缠绕系统进行实验。机械臂运动轨迹的优化对于缠绕效率的提升有着直接影响。粒子群算法常用来优化机械臂的运动轨迹,但其存在着早熟收敛、容易陷入局部极值的缺陷。本文对标准粒子群算法进行改进,使粒子群在混沌状态和稳定状态之间切换,并且在粒子到达局部极值时及时改变其速度,从而增加了整个粒子群的多样性。仿真结果表明,改进后的算法在满足机械臂动力学约束的同时,整个粒子群在优化过程中不易收敛到局部最优解,使得机械臂的运动时间缩短。将改进的算法应用于机器人缠绕实验中,缠绕时间相较于标准粒子群算法大大降低,验证了该算法在机器人碳纤维缠绕成型领域的可行性和有效性。

二、纤维缠绕技术的发展及研究现状(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、纤维缠绕技术的发展及研究现状(论文提纲范文)

(2)玻璃纤维复合材料压力容器缠绕成型工艺的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1.复合材料压力容器概述
    1.2.纤维缠绕成型工艺概述
        1.2.1.内衬的成型工艺
        1.2.2.纤维缠绕工艺
        1.2.3.纤维缠绕设备
    1.3.复合材料压力容器的特点及应用
        1.3.1.复合材料压力容器的特点
        1.3.2.复合材料压力容器的应用
    1.4.研究的目的及意义
    1.5.论文主要研究内容及研究思路
第二章 压力容器内衬的结构设计及其吹塑成型有限元分析
    2.1.压力容器的结构设计及成型
        2.1.1.高密度聚乙烯内衬结构设计
        2.1.2.内衬成型工艺
    2.2.压力容器内衬成型的有限元分析
        2.2.1.有限元模型的建立
        2.2.2.结果分析
    2.3.压力容器内衬的模具设计
        2.3.1.型腔的设计
        2.3.2.分型面的设计
        2.3.3.口模及底部嵌块的设计
    2.4.本章小结
第三章 缠绕成型工艺的设计和仿真分析
    3.1.纤维的选择与确定
    3.2.线型的设计
    3.3.缠绕参数的设计与计算
    3.4.CADWIND缠绕成型仿真分析
    3.5.本章小结
第四章 玻璃纤维复合材料压力容器的有限元分析
    4.1.网格理论
    4.2.玻璃纤维复合材料的失效准则
    4.3.复合材料压力容器有限元分析
        4.3.1.有限元模型建立
        4.3.2.结果分析
    4.4.本章小结
第五章 实验分析
    5.1.方案设计
    5.2.实验过程
    5.3.固化
    5.4.实验数据分析
        5.4.1.爆破实验
        5.4.2.实验结果分析
    5.5.实验优化
    5.6.本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间学术成果
致谢

(3)GFRP与钢纤维砂浆加固损伤RC柱轴压性能数值分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 FRP约束完好混凝土柱试验研究
        1.2.2 FRP约束损伤混凝土柱试验研究
        1.2.3 钢纤维砂浆加固混凝土研究现状
        1.2.4 FRP约束混凝土柱有限元分析研究现状
    1.3 问题的提出及选题的意义
    1.4 本文的研究内容及技术路线
        1.4.1 本文主要研究内容
        1.4.2 本文主要技术路线
2 GFRP与钢纤维砂浆复合加固损伤RC柱轴压性能试验
    2.1 试件的设计
    2.2 试验材料力学性能
    2.3 试验加载及测点布置
    2.4 GFRP管与钢纤维砂浆加固损伤RC柱轴压试验现象及结果分析
        2.4.1 组合柱轴压试验现象
        2.4.2 组合柱荷载-位移曲线分析
    2.5 GFRP条带与钢纤维砂浆加固损伤RC柱轴压试验现象及结果分析
        2.5.1 组合柱轴压试验现象
        2.5.2 组合柱荷载-位移曲线分析
    2.6 本章小结
3 GFRP与钢纤维砂浆加固损伤RC柱非线性数值分析模型
    3.1 ABAQUS简介
    3.2 单层板弹性常数和极限强度的预测
        3.2.1 单层板弹性常数的确定
        3.2.2 单层板极限强度的确定
    3.3 材料的本构模型
        3.3.1 混凝土本构
        3.3.2 钢纤维砂浆本构
        3.3.3 GFRP的本构关系
        3.3.4 钢材本构关系
    3.4 有限元模型的建立
        3.4.1 单元选取与网格划分
        3.4.2 材料界面相互作用关系
        3.4.3 边界条件及加载方式
        3.4.4 非线性方程求解过程
    3.5 本章小结
4 GFRP管与钢纤维砂浆加固损伤RC柱轴压性能有限元分析
    4.1 有限元模型验证
        4.1.1 试件荷载-位移曲线
        4.1.2 试件变形图
        4.1.3 试件应力云图
    4.2 有限元参数扩展分析
        4.2.1 承载力与GFRP管纤维缠绕角度的关系
        4.2.2 承载力与截面加载方式的关系
        4.2.3 承载力分别与损伤程度及核心混凝土强度等级的关系
        4.2.4 承载力与钢纤维砂浆轴心抗压强度的关系
    4.3 承载力计算公式
        4.3.1 极限平衡理论
        4.3.2 叠加法
    4.4 本章小结
5 GFRP条带与钢纤维砂浆加固损伤RC柱轴压性能有限元分析
    5.1 有限元模型验证
        5.1.1 试件荷载-位移曲线
        5.1.2 试件变形图
        5.1.3 试件应力云图
    5.2 有限元参数扩展分析
        5.2.1 承载力与GFRP条带层数的关系
        5.2.2 承载力与GFRP条带间距关系
        5.2.3 承载力与钢纤维砂浆轴心抗压强度的关系
    5.3 承载力计算公式
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果

(4)碳/碳坩埚预制体增强碳纤维缠绕方法及关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究目的及意义
    1.3 纤维缠绕技术简介
    1.4 纤维缠绕技术国内外研究现状
        1.4.1 国外研究现状
        1.4.2 国内研究现状
    1.5 本文研究内容
第二章 碳/碳坩埚预制体碳纤维增强缠绕线型研究
    2.1 碳/碳坩埚芯模的数学模型
    2.2 碳/碳坩埚预制体缠绕线型研究
        2.2.1 纤维缠绕稳定条件
        2.2.2 非测地线缠绕角和中心转角方程的建立
        2.2.3 封头段缠绕线型分析
        2.2.4 圆柱段缠绕线型分析
        2.2.5 碳/碳坩埚预制体整体缠绕线型分析
    2.3 碳/碳坩埚芯模整体缠绕线型仿真
    2.4 碳纤维束宽度对缠绕线型的影响
    2.5 本章小结
第三章 碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置设计
    3.1 碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置方案设计
        3.1.1 总体缠绕方式方案设计
        3.1.2 X/Z向平动工作台方案设计
        3.1.3 缠绕机构方案设计
        3.1.4 芯模回转机构方案设计
    3.2 碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置详细设计
        3.2.1 X/Z向平动工作台详细设计
        3.2.2 缠绕机构详细设计
        3.2.3 芯模回转机构详细设计
    3.3 碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置虚拟样机
    3.4 本章小结
第四章 碳/碳坩埚预制体增强缠绕运动轨迹规划
    4.1 平动工作台的横向和纵向运动分析
        4.1.1 平动工作台运动方程的求解
        4.1.2 不同条件下运动轨迹分析
        4.1.3 不同Y值对缠绕运动轨迹的影响
    4.2 落纱点的反解
    4.3 翻转机构运动轨迹分析
    4.4 本章小结
第五章 碳/碳坩埚预制体增强缠绕控制系统设计及验证
    5.1 碳/碳坩埚预制体增强缠绕装置样机
    5.2 坩埚预制体缠绕装置控制系统设计
        5.2.1 控制系统硬件设计
        5.2.2 控制系统软件设计
        5.2.3 控制系统调试
    5.3 坩埚预制体缠绕验证
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 未来展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢

(5)FRP复合材料管材航空应用及成型技术研究现状(论文提纲范文)

1 复合材料管件的航空应用现状
2 纤维增强树脂基复合材料管件制造技术分析
    2.1 原材料性能对比分析
        2.1.1 树脂基体材料性能对比
        2.1.2 增强纤维材料性能对比
    2.2 复合材料管件成型工艺分类及特点
        2.2.1 手糊成型(Hand lay-up)
        2.2.2 缠绕成型(Filament winding)
        2.2.3 拉挤成型(Pultrusion)
        2.2.4 树脂传递模塑成型(Resin transfer molding)
3 复合材料管件缠绕成型技术研究现状
4 复合材料管件连接技术研究现状
5 结论与展望

(6)植物纤维缠绕复合材料成型机理及其优化研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 国内外植物纤维研究现状
        1.2.1 植物纤维结构
        1.2.2 植物纤维机械性质
        1.2.3 植物纤维热性质
    1.3 国内外植物纤维增强复合材料研究现状
        1.3.1 植物短纤维增强复合材料
        1.3.2 连续植物纤维增强复合材料
    1.4 植物纤维缠绕复合材料成型工艺及优化研究现状
        1.4.1 植物纤维缠绕复合材料成型工艺
        1.4.2 植物纤维缠绕复合材料成型工艺优化
    1.5 国内外植物纤维及复合材料模拟研究现状
        1.5.1 植物纤维微观模拟
        1.5.2 植物纤维复合材料热模拟
        1.5.3 植物纤维复合材料力模拟
    1.6 论文的主要研究内容
第2章 加捻植物纤维束及复合材料结构及模拟
    2.1 引言
    2.2 纤维束捻度
    2.3 热物理性质
        2.3.1 导热系数
        2.3.2 密度和比热容
        2.3.3 热膨胀系数
    2.4 加捻植物纤维束结构分析模型
        2.4.1 加捻短纤维纱束的力学模型
        2.4.2 考虑空腔结构的热传导模型
    2.5 复合材料细观力学分析理论
        2.5.1 体积均匀化
        2.5.2 微分近似
        2.5.3 刚度的材料力学分析方法
        2.5.4 缠绕复合材料等效模量预测理论
    2.6 纤维束模拟及结果分析
        2.6.1 考虑结构的植物纤维热物理性质
        2.6.2 考虑结构的植物纤维模量预测
    2.7 植物纤维复合材料模拟及规律分析
        2.7.1 复合材料热物理性质
        2.7.2 复合材料刚度
    2.8 本章小结
第3章 植物纤维缠绕复合材料内固化机理及模拟
    3.1 引言
    3.2 电磁加热内固化原理
        3.2.1 感应加热原理
        3.2.2 电磁效应
    3.3 复合材料固化过程机理
        3.3.1 传热模型
        3.3.2 固化模型
        3.3.3 应力应变模型
    3.4 复合材料固化模拟数值解法
        3.4.1 空间域离散
        3.4.2 时间域离散
    3.5 植物纤维缠绕复合材料固化模拟及规律分析
        3.5.1 材料及固化动力学参数
        3.5.2 固化过程有限元模拟
        3.5.3 复合材料固化过程
        3.5.4 固化残余应力和变形
    3.6 实验验证
    3.7 本章小结
第4章 植物纤维缠绕复合材料成型工艺
    4.1 引言
    4.2 结构设计与分析
        4.2.1 纱片宽度
        4.2.2 缠绕角
        4.2.3 缠绕厚度
        4.2.4 孔隙
    4.3 材料特性与分析
        4.3.1 纤维束捻度
        4.3.2 含水率
    4.4. 成型工艺与分析
        4.4.1 固化工艺温度
        4.4.2 纤维体积含量
        4.4.3 缠绕张力
    4.5 本章小结
第5章 植物纤维缠绕复合材料成型工艺优化
    5.1 引言
    5.2 实验设备
    5.3 响应面算法
    5.4 基于响应而及满意度函数的多目标优化设计
        5.4.1 设计参数和目标函数
        5.4.2 响应面建模
        5.4.3 工艺参数交互作用
        5.4.4 基于满意度函数的多目标优化设计
    5.5 可靠性及灵敏度分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
专利
致谢

(7)复合材料压力容器断面设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题的背景
        1.1.2 课题研究的目的和意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 概述
        1.2.2 制造标准与规范
        1.2.3 缠绕方式研究现状
        1.2.4 爆破压力研究现状
        1.2.5 压力容器疲劳研究现状
    1.3 复合材料压力容器结构设计
        1.3.1 结构设计的一般原则
        1.3.2 复合材料压力容器结构设计过程
    1.4 有限元方法
        1.4.1 有限元方法概述
        1.4.2 有限元分析软件ABAQUS
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 复合材料压力容器理论分析
    2.1 压力容器结构与纤维选型
        2.1.1 复合材料压力容器一般结构
        2.1.2 纤维缠绕增强材料的种类
        2.1.3 纤维缠绕增强材料的选择方法
        2.1.4 树脂基体性能
        2.1.5 内衬材料性能
    2.2 层合板力学理论分析
        2.2.1 各向异性层合板
        2.2.2 正交各向异性层合板
        2.2.3 坐标变换
    2.3 网格理论
    2.4 薄膜理论
    2.5 薄壁套筒理论
    2.6 本章小结
第3章 复合材料压力容器断面结构设计
    3.1 设计目标
    3.2 纤维缠绕线型
        3.2.1 环向缠绕
        3.2.2 螺旋缠绕
        3.2.3 纵向缠绕
    3.3 封头设计参数
    3.4 内衬设计参数
    3.5 纤维缠绕层设计参数
    3.6 本章小结
第4章 爆破失效分析
    4.1 引言
    4.2 失效准则
        4.2.1 最大应力准则
        4.2.2 最大应变准则
        4.2.3 蔡-希尔准则
        4.2.4 Hashin准则
    4.4 有限元分析失效
        4.4.1 模型建立
        4.4.2 边界条件与载荷施加
        4.4.3 网格划分
        4.4.4 计算结果
        4.4.5 失效准则校核
    4.5 预紧压力优化
    4.6 本章小结
第5章 疲劳失效分析
    5.1 引言
    5.2 材料疲劳理论
        5.2.1 碳纤维树脂复合材料
        5.2.2 铝合金材料
    5.3 压力容器自振频率分析
    5.4 压力容器疲劳分析方法
        5.4.1 临界面法
        5.4.2 等效应变法
        5.4.3 断裂力学法
    5.5 疲劳失效有限元计算
    5.6 本章小结
结论
参考文献
附录 复合材料压力容器弹性性能Matlab计算数据
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(8)基于PLC的玻纤缠绕机自动化控制系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 增强热塑性管道的发展历程
        1.2.2 国外纤维缠绕技术研究现状
        1.2.3 国内纤维缠绕技术研究现状
        1.2.4 单螺旋缠绕机介绍
    1.3 本文主要研究内容
第2章 总体方案设计
    2.1 增强热塑性管生产工艺分析
    2.2 纤维增强带性能分析
    2.3 双螺旋缠绕的原理分析
    2.4 连续缠绕原理分析
    2.5 双螺旋纤维缠绕机的结构设计
        2.5.1 双螺旋缠绕机构设计
        2.5.2 放卷机构设计
        2.5.3 加热机构设计
        2.5.4 续带移动伺服系统设计
        2.5.5 支撑机构设计
        2.5.6 总体结构布局设计
    2.6 本章小结
第3章 控制参数分析与计算
    3.1 螺旋角和缠绕速度计算
    3.2 续带追击路程计算
    3.3 支撑距离的计算
    3.4 放卷受力分析计算
        3.4.1 自由放卷的驱动力计算
        3.4.2 制动力矩计算
    3.5 加热系统分析
        3.5.1 PID模糊控制规律分析
        3.5.2 PID参数与加热系统动静态性能分析
    3.6 本章小结
第4章 电气控制系统设计
    4.1 控制系统功能设计
    4.2 硬件设计
        4.2.1 通信协议选择
        4.2.2 可编程控制器的选型
        4.2.3 无线通信网络设计
        4.2.4 伺服电机的控制
        4.2.5 可控硅触发器选型
        4.2.6 传感器的选型与配置
    4.3 软件设计
        4.3.1 编程软件介绍
        4.3.2 控制流程设计
        4.3.3 西门子S7-1200PID算法介绍
    4.4 本章小结
第5章 HMI界面设计与设备调试
    5.1 触摸屏设计
        5.1.1 触摸屏应用技术介绍
        5.1.2 触摸屏选型
        5.1.3 触摸屏界面开发软件介绍
        5.1.4 触摸屏画面设计
    5.2 电箱设计
    5.3 PID参数自整定和加热测试
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢

(9)复合材料纤维缠绕机器人关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内外复材制品缠绕作业轨迹研究现状
        1.2.2 国内外机器人作业动力学建模研究现状
        1.2.3 国内外机器人轨迹优化研究现状
        1.2.4 国内外复材制品纤维缠绕装备研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 复合材料纤维缠绕机器人缠绕作业轨迹规划
    2.1 引言
    2.2 旋转壳体纤维缠绕轨迹
        2.2.1 旋转壳体的几何模型
        2.2.2 旋转壳体表面的纤维缠绕轨迹
        2.2.3 纤维缠绕轨迹的参数化
    2.3 旋转壳体芯模运动轨迹
        2.3.1 纤维缠绕基本原理及线型规律
        2.3.2 旋转壳体芯模旋转角
        2.3.3 旋转壳体芯模运动轨迹求解
    2.4 机器人缠绕作业轨迹
        2.4.1 机器人缠绕作业轨迹分析
        2.4.2 包络形式缠绕作业轨迹规划
        2.4.3 悬纱长度对缠绕作业轨迹的影响
    2.5 本章小结
第3章 复合材料纤维缠绕机器人作业建模与仿真
    3.1 引言
    3.2 纤维缠绕机器人作业运动学建模
        3.2.1 纤维缠绕机器人作业运动学模型的建立
        3.2.2 纤维缠绕机器人作业运动学逆解
    3.3 纤维缠绕机器人作业动力学建模
        3.3.1 纤维缠绕时变负载机器人末端作用力求解
        3.3.2 纤维缠绕机器人变负载动力学建模
    3.4 纤维缠绕机器人作业仿真
    3.5 本章小结
第4章 复合材料纤维缠绕机器人多目标轨迹优化
    4.1 引言
    4.2 纤维缠绕机器人轨迹规划多目标优化模型
        4.2.1 轨迹规划的基本形式优化模型
        4.2.2 插值轨迹及轨迹规划的有限空间维度优化模型
    4.3 纤维缠绕机器人轨迹优化目标函数构建
        4.3.1 纤维缠绕机器人运动时间函数
        4.3.2 纤维缠绕机器人运动能耗函数
        4.3.3 纤维缠绕机器人运动平稳性函数
        4.3.4 纤维缠绕机器人运动平滑性函数
    4.4 纤维缠绕机器人轨迹优化与仿真实验研究
        4.4.1 纤维缠绕机器人轨迹优化方法
        4.4.2 纤维缠绕机器人仿真实验
    4.5 本章小结
第5章 机器人纤维缠绕系统搭建与实验研究
    5.1 引言
    5.2 机器人纤维缠绕系统结构设计
    5.3 机器人纤维缠绕控制系统搭建
        5.3.1 机器人纤维缠绕控制系统硬件搭建
        5.3.2 机器人纤维缠绕控制系统软件开发
    5.4 组合旋转壳体机器人纤维缠绕实验
        5.4.1 机器人缠绕作业轨迹对纤维缠绕轨迹影响实验
        5.4.2 机器人轨迹对复合材料纤维缠绕影响实验
        5.4.3 机器人末端时变作用力对复合材料纤维缠绕影响实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢

(10)基于工业机器人的碳纤维缠绕系统设计及轨迹规划研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 纤维缠绕机器人技术研究现状
        1.2.2 工业机器人轨迹规划研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
    1.4 论文的结构安排
第2章 纤维缠绕基本理论
    2.1 纤维缠绕基本线型
    2.2 纤维缠绕稳定缠绕条件
        2.2.1 纤维稳定缠绕基本条件
        2.2.2 纤维稳定缠绕数学模型
        2.2.3 纤维缠绕影响因素
    2.3 碳纤维圆台线型设计
    2.4 本章小结
第3章 工业机器人缠绕系统设计
    3.1 机器人缠绕系统的总体构成
    3.2 KUKA KR60-3 机器人运动学分析
        3.2.1 KUKA KR60-3 机器人系统
        3.2.2 KUKA机器人D-H模型建立
        3.2.3 机器人正逆运动学分析
        3.2.4 机器人运动学仿真
    3.3 外部扩展轴的构成
    3.4 吐丝嘴结构设计
        3.4.1 设计思路与整体构成
        3.4.2 张力控制机构设计
        3.4.3 收卷辊机构设计
        3.4.4 出丝机构设计
    3.5 机器人缠绕系统的搭建
    3.6 本章小结
第4章 机器人缠绕轨迹规划研究
    4.1 吐丝嘴轨迹分析
    4.2 轨迹规划问题的描述
        4.2.1 关节路径的生成
        4.2.2 轨迹性能的描述
    4.3 基于改进自适应PSO的机器人轨迹规划
        4.3.1 粒子群优化算法的概述
        4.3.2 标准粒子群算法的改进
        4.3.3 改进算法在机器人轨迹规划的应用
    4.4 本章小结
第5章 机器人缠绕仿真与实验结果分析
    5.1 改进自适应PSO仿真结果分析
    5.2 缠绕实验结果分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参加项目与取得成果

四、纤维缠绕技术的发展及研究现状(论文参考文献)

  • [1]碳纤维复合材料液压缸研究现状与发展趋势[J]. 徐兵,纵怀志,张军辉,张堃,黄信菩,陆振宇,贺电. 复合材料学报, 2022(02)
  • [2]玻璃纤维复合材料压力容器缠绕成型工艺的研究[D]. 曾文蕾. 上海第二工业大学, 2021(01)
  • [3]GFRP与钢纤维砂浆加固损伤RC柱轴压性能数值分析[D]. 王志立. 西安理工大学, 2021(01)
  • [4]碳/碳坩埚预制体增强碳纤维缠绕方法及关键技术研究[D]. 李晓晨. 天津工业大学, 2021(01)
  • [5]FRP复合材料管材航空应用及成型技术研究现状[J]. 王巧玲,魏栋,李光俊,李恒,文友谊. 航空制造技术, 2020(22)
  • [6]植物纤维缠绕复合材料成型机理及其优化研究[D]. 刘美军. 哈尔滨理工大学, 2020(04)
  • [7]复合材料压力容器断面设计[D]. 孙新宇. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
  • [8]基于PLC的玻纤缠绕机自动化控制系统设计[D]. 吴少斌. 江苏科技大学, 2020
  • [9]复合材料纤维缠绕机器人关键技术研究[D]. 杨海. 哈尔滨理工大学, 2020
  • [10]基于工业机器人的碳纤维缠绕系统设计及轨迹规划研究[D]. 马腾宇. 武汉理工大学, 2020(08)

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长丝缠绕技术的发展与研究现状
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