基于柔性工装平台的复合材料薄壁件形貌检测方法研究

摘要

碳纤维复合材料以其低密度、耐高温、耐摩擦等优良特性，在航空、航天等领域得到广泛应用，而复合材料薄壁件的形貌自动检测技术对于复合材料薄壁件生产极为重要，因此，研究复合材料薄壁件形貌自动检测方法具有重要的理论与实际意义。 在实际生产中，加工成型的工件会与标准面之间有偏差，但由于复合材料工件具有一定的韧性，可以通过校正的办法对其进行适当的调整，进而判断其是否为合格产品。由于柔性工装技术发展迅速并取得较好的应用效果，所以，本文以柔性工装平台作为检测平台对复合材料薄壁件自动形貌检测方法展开研究。本文首先对在一定柔性支撑条件下，进行复合材料薄壁件形变分析的有限元分析软件ANSYS以及差分进化算法进行详细介绍。然后，从柔性工装技术的原理和设计要求出发，在柔性工装硬件平台支撑起复合材料曲面工件的基础上，课题组提出了利用PID控制实现复合材料薄壁件校正的检测方法，并通过仿真验证了该方法的有效性。针对基于PID控制的复合材料薄壁件校正方法校正速度慢的问题，提出了通过实验数据辨识确定ANSYS软件关键参数的形变预测模型建模方法，在预测模型基础上，将复合材料薄壁件校正问题总结为加力优化问题，并利用优化算法加以求解。仿真结果显示，将优化结果作为PID调节的初值可有效提高校正速度与效果。为了进一步提高校正效率，课题组提出了基于案例的校正方法，将每次校正数据作为案例以充分利用生产数据与校正经验，仿真实验结果验证了该方法的有效性。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．3论文研究内容

第2章基础知识与方法

2．1柔性工装平台简介

2．2有限元方法介绍

2．2．1有限元法发展概况

2．2．2有限元法分析过程

2．3．1 Ansys软件概述

2．3．2 Ansys Workbench软件概述

2．3．3 Ansys Workbench有限元计算步骤

2．3．4 Ansys Workbench与Matlab协同仿真

2．4差分进化算法

2．4．1差分进化算法概述

2．4．2差分进化算法流程

2．5本章小结

第3章复合材料薄壁件柔性检测PID校正方法

3．1 PID控制器介绍

3．1．2 PID参数影响

3．1．3数字PID控制

3．2．1 PID调节过程描述

3．2．2基本步骤与实现

3．2．3仿真结果

3．3本章小结

第4章复合材料薄壁件形变预测模型的建立

4．1复合材料属性简介

4．2．1参数辨识问题描述

4．2．2参数辨识步骤

4．2．3参数辨识结果

4．2．4参数辨识结果验证

4．3本章小结

第5章复合材料薄壁件柔性检测校正优化研究

5．1复合材料薄壁件柔性检测校正优化基本思想

5．2．1检测校正优化问题描述

5．2．2检测校正优化步骤

5．2．3检测校正优化结果

5．3．1问题分析

5．3．2校正方法描述

5．3．3校正步骤

5．3．4校正结果

5．4基于案例推理的校正方法

5．4．1案例推理介绍

5．4．2问题分析

5．4．3方法描述

5．4．4结果分析

5．4．5不合格产品判断

5．5本章小结

第6章总结与展望

6．1本文总结

6．2本文展望

参考文献

致谢