树脂基复合材料成型工艺可行性评价技术研究

摘要

树脂基复合材料的一系列优点，使其在航天领域正得到越来越广泛的应用。然而由于复合材料的性能强烈依赖于成型工艺，不合理的设计会导致成型制造困难而需要设计的返工，严重影响了航天企业的生产效率。成型工艺可行性评价，是可制造性评价的重要内容，它从成型工艺的角度去评价设计方案的可行性，可以有效避免因设计的不合理而进行的返工，提高了效率。
　　为了进行树脂基复合材料成型工艺可行性评价，首先分析了复合材料的性质以及RTM成型、热压罐成型等工艺方法，在此基础上提出了评价的内容：分阶段进行评价，即在结构设计完成后评价设计的结构能否选用合适的成型方法，在工艺设计完成后评价工艺参数的合理性。根据评价内容建立了具体的评价指标体系。在系统的总体框架中，分别采用成型工艺方法选择和成型工艺过程模拟的方法来实现评价内容。
　　由于制件的CAD模型不能直接用来评价，因此进行成型工艺方法选择首先要重新建立制件的工艺信息模型。根据复合材料制件的特点，基于特征对其分类，采用总体特征信息、形状特征信息和工艺信息三者相结合的方法来完整描述制件的全部信息。成型工艺方法选择涉及到的知识大部分为设计人员积累的经验，不易用约束方程的方法统一表达，因此采用基于知识的系统方法来实现。建立了定性和定量评价模型，从材料选择合理性、结构工艺性、本企业可加工性和经济性四个方面来评价成型工艺方法，最后选择出合适的成型工艺。
　　针对复合材料成型工艺多、成型过程复杂的特点，为了评价工艺参数的合理性，以RTM成型工艺为重点，研究了RTM成型工艺数值模拟过程。建立了冲模阶段的数学模型，分析了计算求解过程，采用有限元/控制体积法很好的解决了树脂流动前锋确定的问题。通过数值模拟，对工艺参数合理性进行了评价。
　　最后，综合应用C＃语言、SQL Server技术在Microsoft Visual Studio2005集成环境平台下开发了树脂基复合材料成型工艺可行性评价系统，通过实例验证了系统的可行性。

目录

树脂基复合材料成型工艺可行性评价技术研究

RESEARCH ON FEASIBILITY EVALUATION FOR FORMING PROCESS OF RESIN MATRIX COMPOSITES

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 本文研究的主要内容

第2章 树脂基复合材料成型工艺可行性评价系统的总体方案

2.1 引言

2.2 树脂基复合材料成型工艺可行性评价的内容

2.3 树脂基复合材料成型工艺可行性评价的指标体系

2.4 系统的总体方案

2.5 本章小结

第3章 树脂基复合材料成型工艺方法选择

3.1 引言

3.2 制件信息模型的建立

3.3 成型工艺方法选择模型

3.4 知识库的构建

3.5 系统的推理过程

3.6 本章小结

第4章 树脂基复合材料RTM成型工艺过程数值模拟

4.1 引言

4.2 RTM成型工艺数值模拟过程

4.3 RTM成型工艺过程数学模型的建立

4.4 数值模拟计算

4.5 本章小结

第5章 成型工艺可行性评价原型系统开发

5.1 引言

5.2 原型系统的软件实现

5.3 系统的主要界面

5.4 成型工艺可行性评价实例

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致 谢