1、 工学硕士学位论文哈尔滨理工大学苗雅男申请学位级别：授予学位单位：本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于热芯缠绕工艺的张力控制系统设计，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书年解密后适用授权书。哈尔滨理工人学工学硕二学位论文本文采用的是热芯缠绕的成型工艺，该工艺是一种边缠边固化的新型成型工艺，考虑到其缠绕过程会受到来自固化加热温度的影响，使得缠绕张
2、力值发生改变，故传统成型工艺的张力制度设计方法己不再适用于热芯缠绕工艺，因此，本课题建立了热芯缠绕工艺的张力制度求解模型，模型中反映了固化加热温度对树脂固化度、材料弹性模量、层间残余应力的影响，以及缠绕张力与变化参数之间的关系，并通过算例对所建立的张力模型进行了仿真验证，将验证结果与实际的实验结果进行比较，以验证模型的准确性。为了将计算得到的张力值准确的施加给缠绕纤维束，建立满足热芯缠绕工艺要求的张力控制系统，并设计系统的软件和硬件组成部分，即可将通过张力制度得到的张力值应用于与之匹配设计的张力控制系统中，完成实际的生产应用。关键词复合材料壳体；热芯缠绕工艺；张力控制系统：张力制度甌 琣哈尔滨
3、理丁人学禠学位论文 哈尔滨理工大学工学硕士学位沦文目哈尔滨理工人学工学硕士学位论文哈尔滨理工人学工学硕士学位论文张力传感器，传感器先是将检测到的张力信号反馈给控制器，在控制器中将检测值与预设值相比较，再由预先设定的算法校正检测信号，然后将其输出用以控制纱团电机力矩来保持张力恒定；微电子处理器是电子技术飞速发展的产物，随着电子技术的不断发展，微电子处理器随即出现，以该处理器为控制核心的张力系统极大简化了电子控制系统复杂的硬件电路。哈尔滨理丁大学丁学颂士学位论文绕效果最佳，所以为提高壳体质量应该尽量使层间的残余应力控制在合理范围纤维缠绕成型工艺随着复合材料被不断的推广应用，其成型工艺也吸引了大量的
4、关注，成型工艺的关键是使复合材料能按照预定方向均匀排布，并尽量保证材料在受热时能够固化反应完全，排除影响壳体成型质量的干扰因素，所选择的生产工艺和设备应满足制品的批量生产要求，降低平均生产成本。复合材料成型方法经过了长久的发展，如今已达几十种之多，然而复合材料的传统成型技术多以大量实验验证和参数修正为基础，存在生产成本高、效率低、适用范围小以及残次品率高等缺点，已经无法适应于当今材料应用领域高速发展的要求。因此而诞生了很多新型缠绕成型工艺，其中应用最为广泛的成型工艺有：外固化成型工艺、内固化成型工艺、分层固化成型工艺以及热芯缠绕成型工剖”。哈尔滨理工大学工学硕士学位论文分层固化是以内固化工艺为
5、基础而进行多次缠绕多次固化的成型工艺，即先将芯模通过加热装置预热后，再将浸渍好树脂的纤维束逐层缠绕到加热芯模上，当缠绕层达到一定厚度时，停止缠绕，此时，芯模的热量就会透过缠绕纤维层由内而外进行传递，使得已缠绕的纤维层受热发生固化反应，待固化反应完全后将壳体冷却至室温，经表面打磨后继续在此基础上进行缠绕，直到纤维层达到又一个厚度为止，不断重复该过程至壳体达到预定的厚度。该工艺的优势在于：动，这样使得壳体中的纤维强度得以较好的发挥。芯缠绕工艺集内固化工艺和分层固化工艺的优点于一身，是一种缠绕同时固化的新型成型工艺。热芯缠绕工艺中，整个缠绕过程复合材料壳体都处于受热的状态，这样能够实现缠绕外部纤维层
6、的同时内部已缠好的纤维层首先开始发生固化反应，随着热量不断由内而外的传递，由内而外的分层固化反应也在逐步发生，而固化成型后的内部纤维层具备抵抗外压的能力，不会因受外层缠绕压以便树脂基复合材料能够在适当的温度下快速而高效的完成固化，这样，在缠绕外部纤维层的同时内部各层同时在不断地发生固化反应，固化成型后的缠绕层能够抵制外部正在缠绕层所带来的压力，因此能够避免因外层缠绕而导致内部缠绕层松弛现象的发生，最大程度的减少缠绕层间因挤压、滑动及变形所产。然而，缠绕同时加热的成型方式中随即出现了新的问题，即残余应力变化，将残余应力控制在一定范围内，就能够保证纤维层间更密实的贴合缠绕，确保成型壳体能够最大限度
7、的发挥其抗压性。张力控制系统的国内外研究现状片机以及高级运动控制器等为核心的控制单元，尤其是将嵌入式系统引入到纤维缠绕张力控制系统以后，纤维缠绕的许多工序模块也得到了很大程度的简化。在纤维缠绕张力控制系统进入到数字化的时代以后，计算机硬件的发展开始呈现出多样化发展的态势，方便了研究人员进行各种控制系统的组建，而且如今各式各样的开发软件也带给研究人员组建控制系统更多的选择方向，所包哈尔滨理工大学工学硕士学位论文较多的检测方法有摆杆式检测和力传感器检测两种，在一些科技高度发达的欧别针对动态性能和稳态性能，对世界范围中应用率最高的两种检测器系统进行了相关数据的对比实验，结果显示二者在实际应用中差别不
8、大，但从理论上看，力传感器系统以其快速的反应和精准的测量而更胜一筹；而在另外一个发达国家一法国，斯特拉斯堡第一大学的学者们提出了鲁棒控制的方案，该方案的核心技术是以鲁棒控制为基础，利用将圆滑时序控制器与鲁棒控制相结合 近年来，国内的很多学者在对传统张力控制系统进行了大量研究的基础哈尔滨理工大学工学硕士学位论文热芯缠绕工艺原理鸳零，凌嫠嚣图热芯缠绕工艺和传统成型工艺的原理 图热芯缠绕工艺筒型壳体的产品示意 土哈尔滨理工人学工学硕士学位论文准，对于热芯缠绕工艺而言，由于缠绕与固化同时进行，所以固化时的热量会导致树脂发生化学反应产生挥发性气体，若是向缠绕层施加的张力值不合适，则会导致缠绕不均匀，当反
9、应产生的多余气体穿过不均匀的缠绕层时会在成型壳体的表面产生大量孔隙，这些孔隙的存在会使成型壳体的剪切强度和气密性受到严重的影响。复合材料的基础力学理论分析哈尔滨理工大学学硕士学位论文 吒氏瓯瓯昝衮篽方程简化为： 变形率图变形率与温度转变的关系加力缠绕过程分析对第力层复合材料： 盯。基和瓿刹坪笮灸惺艿钠谕担弧耄盒灸：穸龋：复合材料厚固化过程中，磊的值会随固化加热反应而实时改变，故实时变化的乞可叮曲木巨肚口，一木丘仃巨瘂丁籍旯一心硝鳓 务【序恍哈尔滨理工大学工学硕士学位论文哈尔滨理工大学兑籎：学位论文热芯缠绕工艺的张力制度设计根据热芯缠绕工艺边缠边固化的工艺要求，本文所设计的张力制度考虑了温度对缠
10、绕时纤维层与层之间受力情况所产生的影响，因为外层纤维对其内层纤维的放松作用会引起各缠绕层的初始纤维张力在固化过程中不断发生变化，而且复合材料因温度变化而产生的热应力也会引起纤维张力的变化，与此同时，温度使树脂发生固化收缩反应，同样会导致纤维张力发生变化，综合来看，由于力具有矢量性质，所以各种影响因素导致力的变化叠加在一起就会引起较大的层间残余应力，给产品质量带来严重影响，因此要想改善壳体的抗压性，就要首先确立一个合理的张力制度，按照此制度对缠绕纤维束施加张力，保证在此张力作用下，层间残余应力能够被控制在一个相对合理的范围内，减小对壳体质量的影响。图过盈配合产生的过盈量 环内径处位移计算公式：径向位移。运用两环过盈配士。絮之三少，七士
