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工程材料，并且在需要高生產效率的領域對于生產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量的前提下，實現更低成本制造。復合材料自動鋪放技術是為數不多的能夠實現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成為國內外研究的熱點。
　　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合，完成實驗平臺的機械結構設計。選用西門子1200PLC控制器，對鋪放工藝進行控制，實現鋪放工藝的自動化。
　　在完成自動鋪放實驗平臺的基礎上，結合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、加工工藝參數組合。
　　在得到最優(yōu)化工藝參數組合的基礎上，在最優(yōu)參數下進行鋪層參數的研究，分別研究了鋪放角度及鋪放層數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進行研究，分別研究了不同角度的不同鋪放層數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)化前后的結構進