纖維增強熱塑性復合材料自動鋪放工藝及鋪層設計研究.pdf

1、熱塑性復合材料正在越來越多地替代傳統(tǒng)工程材料，并且在需要高生產(chǎn)效率的領域?qū)τ谏a(chǎn)效率的要求也越來越高。要滿足這些要求，就必須滿足復合材料能夠在保證質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)更低成本制造。復合材料自動鋪放技術是為數(shù)不多的能夠?qū)崿F(xiàn)熱塑性復合材料在大型工業(yè)應用領域連續(xù)加工的一項技術，因此復合材料自動鋪放技術已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點。
　　本課題首先搭建了連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料自動鋪放實驗平臺，能夠完成纖維增強熱塑性復合材料的自動鋪放功能。將

2、鋪放頭與三軸運動平臺相結(jié)合，完成實驗平臺的機械結(jié)構(gòu)設計。選用西門子1200PLC控制器，對鋪放工藝進行控制，實現(xiàn)鋪放工藝的自動化。
　　在完成自動鋪放實驗平臺的基礎上，結(jié)合Design-Expert實驗設計軟件，對連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯的鋪放工藝進行實驗設計，分別研究了鋪放工藝中的幾個主要參數(shù)加工溫度，鋪放壓力，鋪放速度對鋪放制品力學性能及變形程度的影響規(guī)律，并進行加工工藝參數(shù)的優(yōu)化設計，得到連續(xù)玻璃纖維增強聚丙烯的鋪放工藝的最優(yōu)

3、加工工藝參數(shù)組合。
　　在得到最優(yōu)化工藝參數(shù)組合的基礎上，在最優(yōu)參數(shù)下進行鋪層參數(shù)的研究，分別研究了鋪放角度及鋪放層數(shù)對鋪放制品力學性能的影響規(guī)律。選擇0°，±45°及90°的鋪放角度及其組合分別進行自動鋪放實驗，分別分析其對鋪放制品力學性能的影響規(guī)律。選擇不同的鋪放預浸料層數(shù)進行研究，分別研究了不同角度的不同鋪放層數(shù)對鋪放制品力學性能的影響規(guī)律。利用遺傳算法進行鋪層設計，得到最優(yōu)化的鋪層設計組合，利用ANSYS對優(yōu)化前后的結(jié)構(gòu)進