一、玻璃钢细长管缠绕工艺的研究（论文文献综述）
范东星[1]（2020）在《网格式卫星承力筒纤维缠绕工艺与CAM软件研究》文中进行了进一步梳理随着航空航天领域的发展,复合材料的应用已由次承力部件发展到主承力部件。复合材料网格结构因具有较高的承载效率和损伤容限等优点,在国外已广泛应用于航空航天领域。承力筒是卫星的主要承力部件,对其总体力学性能影响较大。本文围绕复合材料网格式卫星承力筒的结构设计、纤维缠绕工艺与CAM技术开展研究,旨在优化结构参数,设计缠绕轨迹,并开发专用的CAD/CAM软件。提出了螺旋筋与环筋独立设计的思路,降低了结构参数间的耦合程度,建立了网格承力筒的参数化模型。设计了三种载荷工况,并在每种工况下完成了承力筒结构承载性能的有限元分析。分析结果表明同一筋条产生的应力值、应力种类和分布规律均与载荷工况有关。针对轴向和横向载荷共同作用工况下的网格承力筒,采用控制变量法,探究了缠绕角、螺旋筋转角、筋条的宽度及厚度对其整体承载性能的影响规律,发现缠绕角和螺旋筋转角存在最优取值。随后,采用遗传算法与有限元计算相结合的方法,以质量最小为目标进行了结构参数优化,确定了一组最优结构参数。相比初始尺寸方案,优化后的结构质量降低了19.7%。针对无封头模具的螺旋筋缠绕在端面无法自由过渡的难题,采用端面挂钉的方式实现了纤维在模具端面的转向。通过在模具上设计螺旋过渡筋槽,实现了螺旋筋向环筋和环筋向环筋缠绕的过渡。使过渡筋独立于产品之外,降低了因筋条间的过渡对结构整体力学性能的影响。根据过渡类型设计了缠绕轨迹,实现了筋槽的均匀布满。随后,推导了缠绕轨迹的四轴解算公式,算得了各轴的运动坐标。根据筋条轨迹及过渡类型,建立了模具的参数化模型,使模具易于修改。针对实际缠绕中芯模转速波动较大的问题,根据线性插补原理,推导出各轴运动速度的计算公式,实现了在缠绕过程中芯模转速的恒定。基于Qt软件框架和C++语言开发了网格承力筒专用的CAD/CAM缠绕软件。根据MVC编程模式完成了软件的框架搭建,实现了软件的业务逻辑、数据和界面显示的分离。软件包括缠绕模具设计、轨迹设计、缠绕运动仿真和后处理等模块。通过Open GL实现了缠绕模具模型、丝嘴和纤维束的绘制和三维显示。开发轨迹参数输入界面进行缠绕轨迹规划,提高了轨迹设计效率。通过仿真,观察丝嘴与模具及挂钉未发生干涉现象,验证了轨迹设计的正确性。通过后处理,计算各轴运动数据,生成了数控程序。
郝建秀[2]（2020）在《缠绕成型用竹、麻纤维增强聚丙烯预浸带的研究》文中指出缠绕成型是将浸过树脂胶液的连续纤维或者布带,按照一定规律缠绕在芯模上,然后固化脱模成为制品的工艺过程,其具有生产效率高、可设计性强、精度高等优势。缠绕成型常以热固性树脂基体和人工合成纤维为原料,然而天然纤维来源广泛、价格低廉、节能环保且具有较佳的比强度、比模量,目前在大多数研究已经证明,天然纤维具有替代人工合成纤维的潜力。热塑性树脂相对热固性树脂具有耐损伤、耐冲击、耐化学和溶剂、保存期长、储存成本低、可焊接和可回收等优点。本文选取麻、竹纤维作为聚丙烯（PP）的增强体制备热塑性预浸带,提出在兼顾PP基体自身力学强度的前提下,采取高熔融指数的PP解决热塑性树脂黏度大难浸渍的问题;并采用漆酶和碱处理纤维以提高树脂基体与天然纤维的相容性。此外,自主研发的预制卷工艺可实现长天然纤维增强热塑性预浸带的制备。通过考察物理力学性能、流变性能、热性能和化学特性等系统地研究了新型预浸带的制备工艺与成型原理,并进行了理论模型分析。论文主要研究内容和结论如下:1.通过纤维改性和PP基体优化提高黄麻纤维/PP预浸带性能的研究针对生物质纤维与热塑性树脂相容性差、热塑性树脂熔体粘度大难以渗透到纤维绳内部的问题,采用碱和漆酶两种药剂处理黄麻捻绳,改善黄麻捻绳与PP间的相容性。同时选取熔融指数（MFI）:10.9 g/10 min、27.8 g/10 min 和 50.0 g/10 min 的三种 PP 进行浸渍试验,以确定最佳的浸渍用PP基体。结果表明,碱处理和漆酶处理均能使纤维表面粗糙化,降低纤维表面极性,有效地提高了黄麻捻绳与PP间的界面结合强度。但过度的碱处理会去除半纤维素、木质素和果胶等成分,造成纤维自身强度损失较大。漆酶处理条件比较温和,且只作用于木质素,在较大程度维持黄麻捻绳自身强度前提下使预浸带的拉伸和动态力学性能得到了明显改善。浸渍到黄麻捻绳中的PP量随着MFI的增大而增加,但MFI较高的PP力学性能较差,因此,需要平衡浸渍效果与PP的拉伸强度。综合各项性能测试结果,采用漆酶处理的黄麻捻绳增强MFI为27.8 g/10 min的PP,所制备出的预浸带具有较高的储存模量、损耗模量和拉伸性能。根据模拟公式计算,用这种预浸带缠绕的管道公称压力可达 2.88 MPa（GB/T 13663-2000 要求的公称压力为 2.3MPa）。2.通过挤压成型制备竹原纤维/PP复合材料的工艺技术和性能研究增加纤维长度可以明显改善复合材料的力学性能,但随着纤维长度的增加逐渐产生纤维缠结、与热塑性颗粒混合不均匀、进料困难等问题。因此,研究开发以PP膜为载体将纤维卷起,通过制备预制卷实现长度在40mm以上竹原纤维与PP的预混合、熔融共混及成型。重点研究了两种纤维长度（3-20mm和40-120mm）、三种纤维/PP配比（3:7,4:6,5:5）、两种转子（楞较多、楞旋转角度大的roller转子和楞少、楞旋转角度小的banbury转子）对复合材料性能的影响,并分析预制卷熔融混合过程优化长纤维增强复合材料制备技术。结果表明,在熔融混合过程中,长竹纤维明显地被双螺杆转子剪短,两种转子中,转子楞少,楞旋转角度小的banbury转子对竹原纤维损伤较小,保留下来的纤维长度较大,制备出复合材性能较高,更具有混合长纤维复合材料的潜力。长竹纤维对复合体系的增强作用明显优于竹粉,但是长竹纤维易团聚,因此其添加量的控制极为关键。较长的竹原纤维在添加量为40%时,纤维的分散和取向效果较好,有效地限制聚丙烯的运动,提高复合材料的储存模量和拉伸性能。竹原纤维长度对复合材料的吸水变形影响不显着,较长的竹原纤维可以有效降低复合材的热膨胀变形和蠕变变形。3.通过纤维改性提高竹原纤维/PP预浸带性能的研究改善天然纤维与热塑性聚合物间的界面相容性一直是天然纤维增强热塑性聚合物复合材料的研究热点和难点。采用绿色环保、专一、处理条件温和的漆酶对竹原纤维进行处理,改善竹原纤维与PP基体间的界面结合强度,漆酶/竹纤维的配比分别为40U/g,50U/g 和 60U/g。研究结果表明,漆酶可以氧化竹纤维表面木质素,降低表面极性,增加表面粗糙度,从而改善竹纤维与PP基体间的界面结合,提高了复合体系的复数黏度,储存模量和损耗因子。但漆酶用量高,会造成微纤丝集束之间结合疏松,削弱纤维自身强度。当漆酶用量为50U/g竹纤维时,竹原纤维自身强度损失较小,PP预浸带的拉伸性能最佳,纵向拉伸强度为58.72MPa,拉伸模量为2.17GPa,环向拉伸强度为114.58GPa,断裂伸长率为21.33%。竹纤维经漆酶处理后还提高了预浸带的弯曲柔量,抑制了预浸带的热膨胀变形和蠕变变形,热稳定性提高。4.竹原纤维增强PP复合管缠绕工艺探索及性能模拟分析热塑性基体随温度升高所能承受的拉力逐渐降低,而非连续的竹原纤维也不能承载加热缠绕时所需要的缠绕张力。因此,非连续性竹原纤维增强预浸带难以采用常规的加热熔融缠绕工艺制备复合管或者环。针对缠绕成型问题,研究开发了“无张力热缠绕”和“冷缠绕”技术制备竹原纤维增强PP复合环。测试了环拉伸和环刚度性能,并通过有限元建模对复合环环拉伸和环刚度测试时的应力和应变分布进行理论分析。结果显示,两种缠绕方法均可以实现竹原纤维增强PP复合环的制备,且对环拉伸强度和环刚度性能没有明显影响。环刚度可达到行业标准QB/T1916-93报批的国家标准中管材管件公称环刚度分级中的S2级。有限元模拟分析结果表明,环拉伸时,竹纤维和PP基体的应力和应变都集中在平行于拉力方向的环两侧,竹纤维承受的最大应力明显大于PP基体,应变小于PP基体。当复合环受压力时,应力主要集中在复合环的上下两端,其次是左右两端。纤维应力分布区域大于PP基体的应力分布区域,这是纤维之间应力能够有效传递的结果。综上结论,可以从两个方面优化复合环的力学性能:（1）协调树脂基体与增强纤维间的应变差异,从而减小因应变不一致产生的应力集中;（2）改善树脂基体与增强纤维间的界面结合,使界面相能实现树脂和纤维间应力的有效传递,从而达到树脂基体和增强纤维的相互约束。
朱央炫[3]（2019）在《新型玻璃钢夹层管道的结构设计与一体化成型工艺研究》文中进行了进一步梳理玻璃钢管道作为一种复合材料管道,具有轻质高强、水力性能好、耐腐蚀等特性,广泛应用于给排水行业。由于玻璃钢弹性模量较低,为了提高玻璃钢管道刚度,需要增加管壁厚度,从而增加了成本。玻璃钢夹砂管采用夹砂层来增加管道厚度,在较低的成本下提高了刚度,但由于夹砂层与内、外结构层的材料不同,在受冲击或弯曲作用时容易出现分层或夹砂层破坏。本文基于上述情况提出了一种新型玻璃钢夹层管道结构,针对该种新型夹层管道结构中的设计方法与制备工艺两大关键问题展开研究,对其力学性能和结构设计进行了分析,并开发了一种新型一体化成型工艺进行制样和试验。本文主要内容如下:（1）提出了一种新型玻璃钢夹层管道。新型夹层管道由内结构层、外结构层和连接内外结构层的腹板组成。与传统玻璃钢管道相比,新型夹层管道不存在明显的界面问题,在同刚度等级下成本低,可设计性更强,具有广阔的应用前景。（2）研究了新型玻璃钢夹层管道的力学性能和设计方法。根据实际应用中的工况条件确定了所需新型夹层管道的压力等级和刚度等级;根据失效应变确定了新型夹层管道自身的压力等级;根据等效截面法确定了刚度等级。（3）研究了新型夹层管道腹板的稳定性。腹板在新型夹层管道结构中具有重要作用,但由于其厚度较薄,过高时容易失稳。建立了腹板稳定性分析的简化模型,基于欧拉公式提出了腹板临界线荷载的计算公式,并采用有限元软件Ansys计算得出了该公式中的约束系数,进一步完善了新型夹层管道的结构设计方法。（4）开发了适用于新型玻璃钢夹层管道制备的多级缠绕工艺及装备,制备了试样,进行了试验。最终制备的新型玻璃钢夹层管道环刚度试验值与理论值最大误差为9.53%,破坏形式为外结构层压坏,没有发生腹板失稳和分层等现象。试验结果表明了该工艺能够制备出性能优良的新型夹层管道,并验证了设计方法的可靠性。
俞涛[4]（2018）在《带缠绕工艺参数耦合对制品性能影响机制研究》文中研究表明先进树脂基复合材料由于具有高比强度和比刚度,可设计性强,抗疲劳,耐腐蚀性能好等独特优点,已在航空航天领域得到了大量应用。随着复合材料结构件用量的增加,人们对其性能的关注也日益提高。然而,复合材料结构件的性能不仅取决于材料自身性能,更重要的取决于成型工艺方法和成型工艺过程中工艺参数的选取及控制精度。不合理的成型工艺方法和工艺参数选取会导致复合材料结构件性能恶化,影响复合材料结构件的服役性能,严重时造成零件报废。因此,控制复合材料结构件的成型工艺过程及成型工艺中的工艺参数是保证制品性能的关键。复合材料带缠绕成型工艺是复合材料结构件的主要成型工艺之一。在复合材料带缠绕成型工艺过程中,多工艺参数相互耦合共同决定了制品的质量。论文从带缠绕成型工艺原理入手,以工艺参数对制品性能影响为研究对象,采用机理建模、数值仿真、成型工艺实验和制品性能测试相结合的方法,对缠绕成型工艺过程建模、工艺参数敏感度分析、稳定域划分、工艺参数对制品性能影响规律、工艺参数耦合作用机制以及工艺参数区间优选等内容进行研究,从而掌握带缠绕成型结构件性能的预测、控制原理和方法,提高缠绕制品的质量。论文研究内容主要包括以下几点。首先,对带缠绕成型工艺过程进行分析,得到了影响成型过程的关键成型工艺参数,包括热辊温度、缠绕张力、压辊压力和缠绕速度。设计了基于DCS原理的工艺参数精确控制系统,实现了对主要工艺参数的精确控制和集中管理。并将复合材料性能基础理论和带缠绕工艺的特点相结合,对缠绕制品的主要表征参数进行分析,确定了对缠绕过程敏感的表征参数即层间结合强度和孔隙率作为带缠绕成型质量控制目标。其次,建立了带缠绕成型工艺理论数学模型和多参数耦合经验模型。针对带缠绕成型工艺过程,从预浸编织胶带微观形貌特征入手,建立了面向层间结合强度和孔隙率的理论数学模型。并以碳纤维环氧树脂T300/Y69正交编织预浸胶带为例,利用缠绕实验以及层间剪切强度和孔隙率性能测试数据,建立了多工艺参数耦合经验模型。在此基础上,针对多目标优化问题提出了两种适合带缠绕制品的多目标优化方法:统一目标法和主要目标法,并分别采用两种优化方法对缠绕成型工艺参数进行优化并将优化结果进行了对比。第三,提出了缠绕工艺参数敏感度分析方法及稳定域划分方法。基于带缠绕成型工艺过程经验模型,提出了多参数相对敏感度分析和单工艺参数区间敏感度分析方法,分别得到了面向层间结合强度和孔隙率的各工艺参数的相对敏感度值,并绘制了单工艺参数区间敏感度曲线。随后,基于敏感度原理设计了工艺参数稳定域划分方法,获得了工艺参数总体稳定域为:加热温度为[101℃,150℃],缠绕张力为[50N,500N],压辊压力为[861N,1500N],缠绕速度为[0.100m/s,0.294m/s]。工艺参数总体稳定域内层间剪切强度平均值为73.2MPa,孔隙率平均值为1.64%。并通过实验验证了该工艺参数稳定域的稳定性和可靠性。第四,揭示了带缠绕成型工艺参数对制品性能的单作用及耦合作用机制。采用带缠绕成型工艺过程理论数学模型,对T300/Y69预浸胶带缠绕成型过程进行仿真分析和实验研究,得到了敏感工艺参数包括加热温度、压辊压力、缠绕张力和缠绕速度分别对层间剪切强度和孔隙率的影响规律曲线,在通过实验验证理论模型准确性的基础上分析了各工艺参数对制品性能表征参数的影响机制。并利用模型仿真对工艺参数耦合作用对制品性能表征参数的影响机制进行了分析,阐述了缠绕成型工艺参数之间的相互作用以及其对最终制品性能的影响。最后,对工艺参数进行了区间优选并设计开发了带缠绕制品质量控制系统。基于带缠绕成型过程理论数学模型进行仿真计算,分别得到面向层间结合强度和孔隙率的工艺参数四维切片图以及特定条件下的三维工艺窗口,以及带缠绕成型总体三维工艺窗口。结合工艺参数总体稳定域,对工艺参数进行了区间优选并进行了实验验证。实验结果表明:采用优选区间内的工艺参数组合加工的缠绕制品孔隙率均小于1.5%,且制品层间剪切强度平均值为86.1MPa。最后,将缠绕成型过程理论模型/经验模型和参数优化方法相结合,设计并开发出面向带缠绕制品的质量控制系统。
高爱娟,轩立新,耿晓峰[5]（2016）在《一种水处理滤沙罐复合材料纤维缠绕工艺设计》文中研究指明在分析水处理滤沙罐复合材料缠绕原理的基础上,建立了罐体的缠绕模型,确定了纤维缠绕角度和方法,通过分次固化工艺、表面铺贴收缩膜、螺旋缠绕和环向缠绕相结合的方式对水处理滤沙罐进行缠绕制造。打压试验表明,缠绕的罐体强度满足要求。
孙浩田[6]（2015）在《轴心受压CFRP管稳定性研究》文中研究说明如何在保证强度与刚度满足需求的前提下减轻飞行器重量是科研人员一直关注的问题。相比于传统金属材料,采用轻质高强的碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP）,不仅可以满足结构的刚度及强度需求,又可以大幅度地减轻结构重量。然而不同于传统金属材料,CFRP材料力学性能的研究仍有待完善,特别是缠绕型CFRP管的结构稳定理论几乎处于空白。为此,本文进行了缠绕型CFRP管轴压试验,从细观角度出发,通过有限元分析并结合细观力学理论,得到了纤维缠绕型复合材料细长管的稳定公式。与试验结果对比,该公式对于缠绕型CFRP管的轴压稳定性设计具有普遍的指导意义。论文主要工作如下:1.对三种不同缠绕角度和长细比下的CFRP圆管进行了轴压试验,着重观察了树脂基碳纤维增强复合材料的刚度、极限强度、以及宏观、细观破坏模式,为细观损伤模型的建立提供指导。2.本文详尽且细致的剖析了国内外复合材料的研究现状,对缠绕型复合材料的制作方法,组分结构,力学模型和试验研究理论进行展开,同时详尽介绍了当前复合材料非线性力学性能的不同损伤模型,给出了针对缠绕型CFRP管力学性能研究的基本流程:为了体现复合材料拉压双模量等特征,从细观层面进行分析,结合Chamis C.C模型,得到单根纤维束的刚度及强度特性,将细观力学性能分析结果引入到宏观层面进行ANSYS有限元本构用户子程序（UMAT）开发,进而对构件进行有限元建模,通过引入UMAT子程序,得到CFRP管的线弹性受力性能。3.当纤维缠绕角度在一定范围内且CFRP管长细比较小时,纤维和基体的损伤起始时刻对应的构件外荷载要小于构件所能承受的极限荷载,此类构件受压时随着荷载的增大会产生非弹性屈曲。因此进行了复合材料累积损伤破坏过程的模拟。基于Hashin初始损伤准则,建立了细观损伤模型,分别考虑了纤维和基体不同的细观破坏模式:纤维拉伸断裂;纤维压缩屈曲;基体拉伸剪切;基体压缩剪切。采用损伤力学理论,对损伤规律进行了规划。通过将细长管和短管模拟结果和试验数据进行比较分析,得到了适用性较强的损伤系数阀值和纤维束各方向断裂能,从而实现了缠绕型CFRP管在不同长细比下的累积损伤分析,并得到了所对应的极限荷载值。4.由于缠绕型CFRP管的工艺参数较多,而每种参数又对构件的力学性能有较大的影响。为了得到较为可靠的CFRP细长管稳定承载力计算公式,比较了各种工艺参数（纤维缠绕角度,纤维体积含量,铺层厚度,构件长细比等）对构件极限承载力的影响,结合层合板理论,提出了可以体现多种工艺参数并具有普遍适用性的缠绕型CFRP细长管稳定计算公式。
杨轶捷[7]（2015）在《玻璃钢连续缠绕微机控制系统设计》文中提出复合材料在社会生产生活的广泛应用,使得纤维缠绕技术的发展变得越来越重要。本文在认识到控制器在控制系统中核心作用的基础上,将纤维缠绕生产控制选作主要研究内容。在纤维缠绕的具体过程里面控制器的性能将会很大程度上影响系统工作的稳定性、缠绕制品的精度以及设备的生产效率。本文首先对纤维缠绕机的缠绕运动特点进行了分析,同时将当前最先进的缠绕技术引入进来,提出了一种新的纤维缠绕计算机控制系统。在研究计算机控制系统组成原理的基础上,本文所设计的控制系统选择使用上、下位机两级分布式的计算机控制系统。上位机主要作用是完成人机交互界面,系统实时监测与设定工艺参数等工作;下位机的主要功能是控制驱动系统使元件完成具体工作。在上位机和下位机的通信选择上,使用了RS-232C作为通信标准。具体到生产过程中,纤维缠绕的控制方法和纤维的张力控制是计算机控制的核心。首先对缠绕工艺与规律进行了介绍,在此基础上进一步研究了纤维的张力控制原理。最终张力控制系统选择以永磁式直流力矩电动机作为执行元件,它不仅可以实时检测还能够及时调整纤维的张力。同时在满足设计精度的要求下,引入了积分分离的数字PID张力控制器,可以很好地降低PID控制器的积分积累,减小系统发生振荡的可能性。在本文结尾,将本文设计的系统在MATLAB软件中进行仿真,结果显示,本系统在许多性能上都有了很大改进,达到了设计效果。
周天一[8]（2015）在《复合材料桨叶增强带缠绕成型技术与装备研究》文中进行了进一步梳理复合材料桨叶增强带是直升机主旋翼系统中的核心承力构件,是决定直升机动力水平的关键因素。缠绕成型技术适合于高强度纤维增强复合材料构件的制造,但传统缠绕方法及工装难以满足桨叶增强带特殊的复杂几何形状要求,且存在产品质量不稳定、成型效率低、型号扩展性差和工人劳动强度大等诸多问题。本文根据多种规格型号桨叶增强带的外形尺寸和力学性能等要求,在对多种基于传统带缠绕、带铺放等自动化成型工艺方案设计和分析的基础上,进行工艺优化与开发,提出一种新型变长度芯模缠绕成型工艺方法。对应用设计的缠绕工艺的成形件外廓进行数学描述,检验对于增强带的几何可行性,提出纤维预浸带张力与叠层压紧力的力学模型与恒力控制方案。根据提出的工艺方法,进行桨叶增强带缠绕成型装备的总体方案设计,并在此基础上,完成对机身、高速长行程直线运动机构、缠绕梭及其夹具等零部件结构设计。其中机身设计为可保证主体床身与夹具工况相对位置精度的一体组合式；运动执行机构设计为具有消振功能的轻型铝制两轴移动台；夹具的设计为适合多种缠绕梭规格型号,且具有六工位转换功能的缠绕梭托架。对装备的工作执行单元-缠绕头系统进行功能分析,对基于收放料卷径时变特征的缠绕头进行运动学与力学计算,根据理论结果提出创新性的轮系结构和恒力控制装置等设计理念,设计出包括预浸带恒张力放卷机构、PE隔离膜稳张力收卷机构和兼备C轴功能的气动式压紧力施力机构等内部组件的缠绕头系统；对缠绕装备中关键支撑部件-绕梭托架滚转架体和悬臂式Y向运动机构进行静力学刚度分析,并从多个角度进行结构优化设计。对缠绕执行机构进行运动学与动力学建模,对缠绕头运行过程进行仿真,分析缠绕头运动轨迹、启停加速度等运动学特性对纤维预浸带压紧力的影响,根据模拟结果对缠绕轨迹进行优化设计。本文的研究工作为复合材料桨叶增强带的高质高效缠绕成型提供了一套合理可靠的技术方案,突破国外长期以来的技术封锁,显着提升我国复合材料桨叶构件缠绕成型技术水平。
张胜利,韩建平,程勇,杨杰,曾金芳,王晓洁,程文,史宏斌[9]（2013）在《大长径比壳体芯模防裂技术》文中认为对大长径比壳体芯模产生裂纹的原因进行了研究,制定了消除裂纹的措施,取得了良好的效果,主要结论如下:芯模骨架采用桁架式结构,零部件采用空心、加筋结构、选用轻质材料,有利于降低芯模重量,提高芯模骨架整体刚性;芯模表层采用改性石膏,抵御变形能力增强,不易出现裂纹。
王桂英[10]（2013）在《高压玻璃钢管成型工艺及失效预测研究》文中提出高压玻璃钢管具有比强度高、比刚度高、耐高压、耐腐蚀、使用寿命长且易实现机械化、自动化等一系列优点,在石油、化工和海洋等领域得到越来越广泛的应用,其优异的力学性能和独特的内固化成型工艺一直受到极大的关注,如何实现高压玻璃钢管管体缠绕、固化和力学性能分析一体化是目前急待解决的问题。本文基于这一要求,完成了以下几方面的研究工作：首先,针对高压玻璃钢管体内加热式固化成型的特点,建立了高压玻璃钢管固化过程的二维有限元模型,采用了变性方法来构建导热系数矩阵,开发了有限元代码对高压玻璃钢管的固化过程进行了数值模拟,揭示了沿管体厚度方向的温度和固化度变化规律以及纤维体积比对固化温度产生的影响。数值模拟结果表明：该有限元模型能真实地反应高压玻璃钢管体的固化过程,为科学地制定固化工艺提供理论依据。其次,用微分几何理论推导出高压玻璃钢管体缠绕成型的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程,用有限元分析软件ANSYS中的APDL参数化设计语言编制的程序可进行缠绕过程的动态仿真数值模拟,得到的数据可直接用于两轴数控缠绕机进行缠绕。在计算过程中,比较了经典的微分几何方法和工程中常用的平面假设理论得到的芯模中心转角的差异,结果表明：按微分几何得到的线型与测地线接近,能更好地发挥纤维的力学性能,该方法可大大提高高压玻璃钢管体的结构效率。第三,进行了三个部分的试验研究工作,（1）对4种不同纤维体积含量的单向板进行了纵向拉伸和压缩强度、纵向拉伸模量、横向拉伸和压缩强度、横向拉伸模量、泊松比、面内剪切强度和剪切模量等力学性能参数的测试,根据试验结果求取了各力学参数的回归方程；（2）对2种工作压力分别为8.6MPa和15.5MPa的高压玻璃钢管体进行了失效压力测试试验；（3）对高压玻璃钢管体的纤维体积含量进行了整体测试和分层测试,为高压玻璃钢管失效强度的数值预测及分析提供了充分的试验参考依据。最后,针对高压玻璃钢管体材料的力学性能分布不均匀的特点,根据蔡-吴（Tsai-wu）失效准则,采用常规失效分析方法和逐步失效分析方法,借助于通用有限元软件ANSYS的APDL参数化设计语言,编程模拟2种不同压力等级的管体层合板在加载过程中的失效强度并将预测结果同试验结果进行对比,结果表明：（1）高压玻璃钢管体的逐渐失效过程是由管体外层向内层逐层进行的,内层的富树脂层相当于弹性体,可产生比较大的变形量,能承受更大的内压力；（2）常规失效分析,由于只考虑了管体最内层失效的压力,忽视了其它各层失效后的剩余刚度,其预测值均低于实测失效压力的平均值,8.6MPa管体和15.5MPa管体预测误差分别为为5.5%和6.5%,偏于保守。（3）逐渐失效分析则充分考虑了各层板失效后的剩余刚度,其预测值高于实测失效压力的平均值,8.6MPa管体和15.5MPa管体预测误差分别为2.9%和2.0%,更为合理。（4）高压玻璃钢管体层板的最终失效不是由纤维断裂导致的,而是由于树脂基体的失效引起的,这一点充分说明了高压玻璃钢管的内固化工艺在管体内表面形成的富树脂层大大提高管体的承载能力。本项目的研究,不仅为高压玻璃钢管管体的缠绕、固化和力学性能的设计和分析提供理论依据和试验基础,同时也为其它玻璃纤维/环氧复合材料制品的设计和制造提供宝贵的资料,具有很大的实用参考价值。
二、玻璃钢细长管缠绕工艺的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、玻璃钢细长管缠绕工艺的研究（论文提纲范文）
（1）网格式卫星承力筒纤维缠绕工艺与CAM软件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源及研究的背景和意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 网格承力筒纤维缠绕工艺的国外研究现状 |
| 1.2.2 网格承力筒纤维缠绕工艺的国内研究现状 |
| 1.2.3 纤维缠绕CAD/CAM技术的国内外研究现状 |
| 1.3 国内外文献综述及简析 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 网格承力筒的承载性能分析及结构参数优化 |
| 2.1 网格承力筒整体承载性能的有限元分析 |
| 2.1.1 工况1下的整体承载性能分析 |
| 2.1.2 工况2下的整体承载性能分析 |
| 2.1.3 工况3下的整体承载性能分析 |
| 2.2 工况2下网格承力筒结构参数的分析与优化 |
| 2.2.1 缠绕角A对网格承力筒承载性能的影响 |
| 2.2.2 螺旋筋转动角度P对网格承力筒承载性能的影响 |
| 2.2.3 筋条宽度和厚度对网格承力筒承载性能的影响 |
| 2.2.4 网格承力筒各结构参数组合优化 |
| 2.3 优化后网格承力筒的线性屈曲分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 网格式承力筒纤维缠绕成型工艺 |
| 3.1 网格承力筒缠绕轨迹设计及后处理方法 |
| 3.1.1 网格承力筒缠绕轨迹类型的分析及选择 |
| 3.1.2 网格承力筒缠绕轨迹设计 |
| 3.1.3 网格承力筒缠绕轨迹的运动坐标解算 |
| 3.2 网格承力筒模具结构的参数化设计 |
| 3.3 网格承力筒缠绕速度的分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 网格承力筒缠绕成型的CAD/CAM软件开发 |
| 4.1 CAD/CAM软件系统框架和主界面 |
| 4.2 软件内部建模与外部模型的导入显示 |
| 4.2.1 软件内部创建芯模模型 |
| 4.2.2 外部芯模模型导入 |
| 4.3 设计缠绕线型、生成缠绕轨迹 |
| 4.4 网格承力筒缠绕运动仿真 |
| 4.5 后处理生成缠绕程序 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）缠绕成型用竹、麻纤维增强聚丙烯预浸带的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 麻、竹纤维增强复合材料研究 |
| 1.2.1 黄麻纤维增强复合材料的研究现状 |
| 1.2.2 竹纤维增强复合材料的研究现状 |
| 1.3 天然纤维增强复合材料改性方法 |
| 1.4 天然纤维增强复合材料成型工艺 |
| 1.4.1 挤出成型 |
| 1.4.2 模压成型 |
| 1.4.3 注塑成型 |
| 1.4.4 树脂传递模塑成型(RTM) |
| 1.4.5 缠绕成型 |
| 1.5 纤维增强预浸料在缠绕成型上的应用概述 |
| 1.5.1 浸渍缠绕工艺 |
| 1.5.2 天然纤维增强预浸带的研究现状 |
| 1.6 本文研究的目的意义、主要内容及创新点 |
| 1.6.1 目的及意义 |
| 1.6.2 主要研究内容 |
| 1.6.3 创新点 |
| 2 黄麻纤维/聚丙烯预浸带的性能研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 原料 |
| 2.2.2 仪器和设备 |
| 2.2.3 黄麻纤维表面改性 |
| 2.2.4 性能测试与表征方法 |
| 2.3 实验结果及讨论 |
| 2.3.1 黄麻纤维的表面化学性能 |
| 2.3.2 黄麻纤维的表观形貌 |
| 2.3.3 碱和漆酶处理对黄麻捻绳拉伸强度的影响 |
| 2.3.4 PP熔融指数和黄麻捻绳表面处理对二者界面结合的影响 |
| 2.3.5 黄麻捻绳/PP预浸带的拉伸强度 |
| 2.3.6 黄麻捻绳/PP预浸渍带的动态力学性能分析 |
| 2.3.7 黄麻捻绳/PP预浸渍带的短期蠕变性能分析 |
| 2.3.8 输水管公称压力推算 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 竹原纤维/聚丙烯复合材的制备工艺及力学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 原料 |
| 3.2.2 仪器和设备 |
| 3.2.3 竹原纤维增强复合材料的制备 |
| 3.2.4 性能测试与表征方法 |
| 3.3 实验结果及讨论 |
| 3.3.1 竹原纤维/PP复合材料的流变性能 |
| 3.3.2 加工过程对竹原纤维长度的影响 |
| 3.3.3 动态机械性能分析 |
| 3.3.4 拉伸性能分析 |
| 3.3.5 吸水性能 |
| 3.3.6 热膨胀分析 |
| 3.3.7 短期蠕变分析 |
| 3.3.8 竹原纤维在复合材里的分散性和定向度 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 漆酶改性对竹原纤维增强聚丙烯预浸带性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 原料 |
| 4.2.2 仪器和设备 |
| 4.2.3 长竹原纤维增强PP预浸带的制备 |
| 4.2.4 性能测试与表征方法 |
| 4.3 实验结果及讨论 |
| 4.3.1 漆酶改性对竹原纤维表观形貌的影响 |
| 4.3.2 竹原纤维表面化学成分分析 |
| 4.3.3 竹原纤维拉伸性能测试 |
| 4.3.4 竹原纤维/PP混合物料的流变性能 |
| 4.3.5 竹原纤维/PP预浸渍带的静态力学性能 |
| 4.3.6 竹原纤维/PP浸渍带的动态力学性能 |
| 4.3.7 竹原纤维/PP预浸渍带的热膨胀性 |
| 4.3.8 竹原纤维/PP预浸带的短期蠕变 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 竹原纤维增强聚丙烯复合环缠绕工艺探索及力学性能模拟分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 原料 |
| 5.2.2 仪器和设备 |
| 5.2.3 竹原纤维增强PP环的制备 |
| 5.2.4 性能测试与表征方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 竹原纤维增强PP复合环环拉伸性能分析 |
| 5.3.2 竹原纤维增强PP复合环环拉伸模拟分析 |
| 5.3.3 竹原纤维增强聚丙烯复合环的环刚度测试 |
| 5.3.4 竹原纤维增强聚丙烯复合环环刚度模拟分析 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）新型玻璃钢夹层管道的结构设计与一体化成型工艺研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 玻璃钢管道国内外研究现状 |
| 1.2.1 现有玻璃钢管道种类 |
| 1.2.2 玻璃钢管道性能研究现状 |
| 1.2.3 管道制作工艺综述 |
| 1.3 夹层结构国内外研究现状 |
| 1.3.1 夹层结构的力学性能研究现状 |
| 1.3.2 夹层结构存在问题 |
| 1.4 本文主要研究内容及研究思路 |
| 第2章 新型玻璃钢夹层管道结构形式及设计 |
| 2.1 新型玻璃钢夹层管道结构形式及特性 |
| 2.1.1 新型玻璃钢夹层管道结构形式 |
| 2.1.2 新型玻璃钢夹层管道的特性 |
| 2.2 新型玻璃钢夹层管道结构设计 |
| 2.2.1 管道结构设计目的及内容 |
| 2.2.2 管道整体结构设计 |
| 2.2.2.1 确定压力等级 |
| 2.2.2.2 确定刚度等级 |
| 2.2.3 新型玻璃钢夹层管道管壁结构设计 |
| 2.2.3.1 压力等级设计 |
| 2.2.3.2 刚度等级设计 |
| 2.2.4 新型夹层管道设计思路 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 腹板稳定性分析 |
| 3.1 腹板稳定性分析模型 |
| 3.2 均布线荷载作用下腹板临界压力预测公式 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 新型玻璃钢夹层管道制备及试验 |
| 4.1 多级缠绕工艺 |
| 4.2 制作设备及原材料 |
| 4.2.1 制作设备选择 |
| 4.2.2 原材料选择 |
| 4.3 第一次制备及试验 |
| 4.3.1 第一次制备 |
| 4.3.2 平行板外荷载试验 |
| 4.3.3 第一次试样试验 |
| 4.4 第二次制备及试验 |
| 4.4.1 第二次制备 |
| 4.4.2 第二次试样试验 |
| 4.5 玻璃钢夹砂管对比试验 |
| 4.6 试样制备及数据对比分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 论文展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
（4）带缠绕工艺参数耦合对制品性能影响机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 复合材料缠绕成型工艺概述 |
| 1.2.1 缠绕工艺及成型装备 |
| 1.2.2 CAD/CAM技术及轨迹规划 |
| 1.2.3 工艺过程控制 |
| 1.3 成型工艺参数对制品性能影响的国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 带缠绕成型工艺及参数控制系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 预浸胶带缠绕成型工艺简介 |
| 2.3 关键成型工艺参数 |
| 2.3.1 加热温度 |
| 2.3.2 压辊压力 |
| 2.3.3 缠绕张力 |
| 2.3.4 缠绕速度 |
| 2.4 DCS工艺参数控制系统 |
| 2.5 带缠绕制品性能表征参数及测试方法 |
| 2.5.1 层间剪切强度 |
| 2.5.2 孔隙率 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 带缠绕成型工艺过程建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 层间结合强度机理建模 |
| 3.2.1 传热学模型 |
| 3.2.2 紧密接触模型 |
| 3.2.3 自粘结模型 |
| 3.3 孔隙率机理模型 |
| 3.3.1 层内孔隙模型 |
| 3.3.2 层间孔隙模型 |
| 3.3.3 总孔隙率模型 |
| 3.4 多目标多参数耦合经验模型 |
| 3.4.1 多参数耦合经验模型 |
| 3.4.2 多目标优化方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 工艺参数敏感度分析及稳定域划分 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多工艺参数相对敏感度分析 |
| 4.2.1 多参数相对敏感度计算方法 |
| 4.2.2 面向层间剪切强度的MPSA分析 |
| 4.2.3 面向孔隙率的MPSA分析 |
| 4.3 单工艺参数区间敏感度分析 |
| 4.3.1 单工艺参数区间敏感度计算方法 |
| 4.3.2 面向层间剪切强度的SPSA分析 |
| 4.3.3 面向孔隙率的SPSA分析 |
| 4.4 基于敏感度分析的稳定域划分 |
| 4.4.1 稳定域划分方法 |
| 4.4.2 面向层间剪切强度的稳定域划分 |
| 4.4.3 面向孔隙率的稳定域划分 |
| 4.5 缠绕成型工艺参数总体稳定域及实验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 工艺参数对制品性能的影响及耦合作用机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单工艺参数对制品性能的影响机制分析 |
| 5.2.1 工艺参数对层间结合强度的影响机制 |
| 5.2.2 工艺参数对孔隙率的影响机制 |
| 5.3 工艺参数耦合对层间结合强度的影响机制分析 |
| 5.3.1 温度与压力耦合对层间结合强度的影响 |
| 5.3.2 温度与张力耦合对层间结合强度的影响 |
| 5.3.3 温度与速度耦合对层间结合强度的影响 |
| 5.3.4 压力与张力耦合对层间结合强度的影响 |
| 5.3.5 压力与速度耦合对层间结合强度的影响 |
| 5.4 工艺参数耦合对孔隙率的影响机制分析 |
| 5.4.1 温度与压力耦合对孔隙率的影响 |
| 5.4.2 温度与速度耦合对孔隙率的影响 |
| 5.4.3 压力与速度耦合对孔隙率的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 工艺参数区间优选及质量控制系统 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 工艺参数三维工艺窗口 |
| 6.2.1 层间结合强度三维工艺窗口 |
| 6.2.2 孔隙率三维工艺窗口 |
| 6.3 结合稳定域理论的工艺参数区间优选 |
| 6.4 实验验证 |
| 6.5 带缠绕成型质量控制系统设计及开发 |
| 6.5.1 工艺参数智能优化模块 |
| 6.5.2 缠绕制品质量报警模块 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表的学术论文和参与的科研情况 |
（6）轴心受压CFRP管稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 纤维缠绕工艺 |
| 1.2.2 缠绕型碳纤维增强复合材料力学性能研究 |
| 1.2.3 缠绕型碳纤维增强复合材料试验研究 |
| 1.2.4 缠绕型CFRP管力学性能研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章缠绕型CFRP管轴压稳定性试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 缠绕型CFRP管轴压试验 |
| 2.2.1 试件设计 |
| 2.2.2 加载方式及测量系统 |
| 2.2.3 试验现象及结果 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 CFRP管受压性能数值分析方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 细观刚度预测方法 |
| 3.2.1 横观各向同性材料的刚度预报 |
| 3.2.2 整体坐标系与材料主轴标系的参数变换 |
| 3.2.3 缠绕复合材料单层板材料工程常数预报 |
| 3.3 横观各向同性材料本构子程序二次开发 |
| 3.3.1 Usermat子程序编译技术 |
| 3.3.2 横观各向同性材料本构子程序准确性验证 |
| 3.4 横观各向同性材料损伤失效过程模拟 |
| 3.4.1 初始损伤判据 |
| 3.4.2 损伤演化规律 |
| 3.4.3 损伤失效模型 |
| 3.5 有限元计算模型 |
| 3.5.1 单元类型与边界条件 |
| 3.5.2 计算方法选取与施加初始缺陷 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章缠绕型CFRP管轴心受压稳定承载力计算公式 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元模型计算结果与试验结果的对比 |
| 4.2.1 细长管损伤系数阀值确定 |
| 4.2.2 断裂能对损伤累积的影响 |
| 4.2.3 有限元模拟全过程分析 |
| 4.3 缠绕型CFRP管稳定性设计公式 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）玻璃钢连续缠绕微机控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 玻璃钢管道纤维的缠绕工艺 |
| 1.3 纤维缠绕机研究现状及未来趋势 |
| 1.3.1 国外纤维缠绕机的发展现状 |
| 1.3.2 国内纤维缠绕机的发展现状 |
| 1.3.3 纤维缠绕机的发展趋势 |
| 1.4 计算机控制系统简介 |
| 1.4.1 系统组成 |
| 1.4.2 系统主要特点 |
| 1.5 论文意义及本文工作安排 |
| 第2章 纤维缠绕基本原理和控制系统总体设计 |
| 2.1 纤维缠绕的基本原理 |
| 2.1.1 理论模型 |
| 2.1.2 几个重要的公式 |
| 2.2 纤维缠绕机的运动特点 |
| 2.3 纤维缠绕的基本原理 |
| 2.3.1 计算截面缠绕角 |
| 2.3.2 各项参数的修正 |
| 2.4 设计运动规律 |
| 2.5 交直流伺服电机比较 |
| 2.6 应用于纤维缠绕机的计算机控制系统 |
| 2.6.1 系统功能概述 |
| 2.6.2 计算机控制系统硬件设计 |
| 2.6.3 计算机控制系统功能设计 |
| 2.7 设计控制环节 |
| 2.7.1 速度控制 |
| 2.7.2 位置控制 |
| 2.8 系统的抗干扰措施 |
| 2.8.1 硬件措施 |
| 2.8.2 软件措施 |
| 第3章 通信链路相关设计 |
| 3.1 选择通信协议 |
| 3.1.1 RS-232C通信协议 |
| 3.1.2 RS-422/485通信协议 |
| 3.2 实现上位机和下位机的通信 |
| 3.2.1 PC和上位机的通信连接 |
| 3.2.2 上位机和伺服电动驱动器的通信连接 |
| 第4章 张力控制系统设计 |
| 4.1 张力控制的基本原理 |
| 4.1.1 张力的来源 |
| 4.1.2 张力控制系统的构成 |
| 4.2 设计张力控制系统 |
| 4.2.1 张力控制系统的基本结构 |
| 4.2.2 张力控制系统的模型 |
| 4.3 数字式的PID张力控制器 |
| 4.3.1 PID控制算法 |
| 4.3.2 设计实现PID张力控制器 |
| 第5章 实验仿真及结果分析 |
| 5.1 软件简介 |
| 5.2 控制器的仿真 |
| 5.2.1 仿真位置控制器 |
| 5.2.2 设计实现张力控制器 |
| 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）复合材料桨叶增强带缠绕成型技术与装备研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 问题的提出 |
| 1.2 纤维缠绕成型技术 |
| 1.2.1 纤维缠绕成型工艺及特点 |
| 1.2.2 纤维缠绕成型的分类 |
| 1.2.3 纤维缠绕成型应用 |
| 1.3 纤维缠绕、铺放成型国内外研究现状与趋势 |
| 1.3.1 奸维缠绕、铺放成型国内外研究现状 |
| 1.3.2 在桨叶内部构件成型上的应用 |
| 1.3.3 纤维缠绕、铺放成型发展趋势 |
| 1.4 课题研究的目的与意义 |
| 1.5 课题的主要研究内容 |
| 2 直升机桨叶增强带缠绕成型方法研究 |
| 2.1 桨叶增强带缠绕成型要求 |
| 2.1.1 桨叶及其内部增强带结构 |
| 2.1.2 桨叶增强带外形尺寸要求 |
| 2.1.3 增强带材料、铺层方向及性能要求 |
| 2.2 桨叶增强带缠绕成型工艺方案设计 |
| 2.2.1 针对增强带的传统缠绕工艺方案设计与分析 |
| 2.2.2 针对增强带的新型缠绕工艺方案设计 |
| 2.3 新型缠绕成型工艺几何学分析 |
| 2.3.1 新型缠绕工艺成型件外形的数学描述 |
| 2.3.2 对于增强带几何外形的可行性分析 |
| 2.4 预浸带缠绕过程力学分析 |
| 2.4.1 张力的产生及其数学模型 |
| 2.4.2 预浸带压紧力施力方式 |
| 3 直升机桨叶增强带缠绕成型装备设计 |
| 3.1 缠绕机总体结构方案设计 |
| 3.2 机身及运动执行机构设计 |
| 3.3 缠绕头的结构设计 |
| 3.3.1 缠绕头的功能 |
| 3.3.2 缠绕头总体设计方案 |
| 3.3.3 放卷及其张力实施机构 |
| 3.3.4 收卷及其张力实施机构 |
| 3.3.5 预浸带压紧力实施机构 |
| 3.4 六工位转换式缠绕梭托架的结构设计 |
| 3.4.1 缠绕梭的结构设计 |
| 3.4.2 缠绕梭托架的结构设计 |
| 4 缠绕机结构分析优化及运动仿真 |
| 4.1 关键部件的刚度分析与优化 |
| 4.1.1 缠绕机及其有限元模型的建立 |
| 4.1.2 缠绕梭托架滚转部件刚度分析与优化 |
| 4.1.3 悬臂式Y向运动机构刚度分析与优化 |
| 4.2 缠绕头运行模拟仿真 |
| 4.2.1 缠绕头轨迹、运动学方案设计 |
| 4.2.2 缠绕头动力学模拟与轨迹优化 |
| 4.2.3 缠绕头运动仿真动画制作 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）高压玻璃钢管成型工艺及失效预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的学术背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题的学术背景 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 纤维增强复合材料简介 |
| 1.3 纤维缠绕技术简介 |
| 1.4 纤维缠绕技术的国内外发展现状 |
| 1.4.1 纤维缠绕技术的国外发展现状 |
| 1.4.2 纤维缠绕技术的国内发展现状 |
| 1.5 国内外高压玻璃钢管道生产技术的发展现状 |
| 1.6 纤维缠绕复合材料固化模拟的国内外研究现状 |
| 1.6.1 纤维缠绕复合材料固化模拟的国外研究现状 |
| 1.6.2 纤维缠绕复合材料固化模拟的国内研究现状 |
| 1.7 纤维缠绕复合材料损伤及失效预测的国内外研究现状 |
| 1.8 论文的主要研究内容 |
| 2 高压玻璃钢管内固化成型工艺研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 高压玻璃钢管内固化的二维有限元建模 |
| 2.2.1 纤维复合材料层板中的热传递控制方程 |
| 2.2.2 热传递控制方程的有限元近似 |
| 2.2.3 时间积分 |
| 2.2.4 缠绕角的影响 |
| 2.3 环氧树脂固化反应动力学模型 |
| 2.4 高压玻璃钢管固化过程中的热-化学机理 |
| 2.4.1 高压玻璃钢管体固化过程中的热-化学反应 |
| 2.4.2 高压玻璃钢管体固化过程中的几点假设 |
| 2.5 算法验证 |
| 2.6 高压玻璃钢管的固化过程数值模拟 |
| 2.6.1 高压玻璃钢管材料参数及初始条件 |
| 2.6.2 高压玻璃钢管的固化制度 |
| 2.6.3 高压玻璃钢管道壁厚的影响 |
| 2.6.4 高压玻璃钢管道纤维体积含量的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 高压玻璃钢管纤维缠绕运动轨迹规划 |
| 3.1 曲面上测地线轨迹 |
| 3.1.1 回转曲面上的测地线方程 |
| 3.1.2 圆柱面上的测地线方程 |
| 3.1.3 椭球曲面上的短程线 |
| 3.1.4 测地线方程约束条件 |
| 3.1.5 测地线方程数值解 |
| 3.2 丝嘴运动轨迹 |
| 3.2.1 圆柱体变螺距非线性缠绕和等螺距线性缠绕时丝嘴运动公式 |
| 3.2.2 包络面方程 |
| 3.2.3 绕丝头空间轨迹 |
| 3.3 测地线方程与平面假设两种算法比较 |
| 3.4 实际缠绕轨迹 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 纤维复合材料力学及逐渐失效分析方法 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 弹性本构方程 |
| 4.3 纤维复合材料的微观力学性能 |
| 4.4 单向板的微观力学行为 |
| 4.4.1 交各向异性材料中面内的应力-应变关系 |
| 4.4.2 单向板在任意方向的应力-应变关系 |
| 4.5 层合板的宏观力学行为 |
| 4.5.1 经典层合理论 |
| 4.5.2 单向板的应力—应变性能 |
| 4.5.3 层合板的应变和应力变化 |
| 4.5.4 层合板的合力和合力矩 |
| 4.6 失效准则 |
| 4.6.1 最大应力准则 |
| 4.6.2 最大应变准则 |
| 4.6.3 Tsai-Wu(蔡-吴)失效准则 |
| 4.6.4 蔡一希尔(Tsai-Hill)强度准则和霍夫曼(Hoffman)强度准则 |
| 4.7 材料性能退化模型 |
| 4.7.1 突然退化模型 |
| 4.7.2 逐渐退化模型 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 纤维复合材料单向板及管体工艺参数的试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验准备 |
| 5.2.1 主要原材料 |
| 5.2.2 试样的制备 |
| 5.2.3 试样尺寸 |
| 5.3 试验方案 |
| 5.3.1 单向板性能试验 |
| 5.3.2 失效压力测定试验 |
| 5.3.3 高压玻璃钢管纤维体积含量的测定试验 |
| 5.3.4 环氧树脂浇铸体力学性能的测定试验 |
| 5.4 单向板性能试验结果 |
| 5.4.1 纵向(0°方向)拉伸性能 |
| 5.4.2 纵向(0°方向)压缩性能 |
| 5.4.3 横向(90°方向)拉伸性能 |
| 5.4.4 横向(90°方向)压缩性能 |
| 5.4.5 面内剪切性能 |
| 5.5 不同纤维体积含量单向板力学参数回归方程求解 |
| 5.6 高压玻璃钢管失效压力测试 |
| 5.7 高压玻璃钢管纤维体积含量的测定 |
| 5.7.1 高压玻璃钢管体分层纤维体积含量的测定 |
| 5.7.2 高压玻璃钢管整体纤维体积含量的测定 |
| 5.8 环氧树脂浇铸体力学性能参数的测定 |
| 5.9 本章小结 |
| 6 高压玻璃钢管失效强度的数值预测及分析 |
| 6.1 失效准则和逐渐失效分析模型的选择 |
| 6.1.1 失效准则的选择 |
| 6.1.2 失效预测的基本假设 |
| 6.1.3 逐渐失效分析模型 |
| 6.2 高压玻璃钢管失效强度预测方法 |
| 6.2.1 高压玻璃钢管常规失效强度预测方法 |
| 6.2.2 高压玻璃钢管逐步失效强度预测方法 |
| 6.3 高压玻璃钢管极限强度的数值预测方法 |
| 6.3.1 ANSYS分析单元的选择 |
| 6.3.2 ANSYS参数化分析工具APDL |
| 6.4 高压玻璃钢管体有限元模型 |
| 6.5 高压玻璃钢管失效预测及分析 |
| 6.5.1 8.6MPa管体常规失效压力预测结果 |
| 6.5.2 8.6MPa管体逐渐失效压力预测结果 |
| 6.5.3 15.5MPa管体常规失效压力预测结果 |
| 6.5.4 15.5MPa管体逐渐失效压力预测结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、玻璃钢细长管缠绕工艺的研究（论文参考文献）
- [1]网格式卫星承力筒纤维缠绕工艺与CAM软件研究[D]. 范东星. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]缠绕成型用竹、麻纤维增强聚丙烯预浸带的研究[D]. 郝建秀. 东北林业大学, 2020
- [3]新型玻璃钢夹层管道的结构设计与一体化成型工艺研究[D]. 朱央炫. 武汉理工大学, 2019(07)
- [4]带缠绕工艺参数耦合对制品性能影响机制研究[D]. 俞涛. 西北工业大学, 2018(02)
- [5]一种水处理滤沙罐复合材料纤维缠绕工艺设计[J]. 高爱娟,轩立新,耿晓峰. 工程塑料应用, 2016(01)
- [6]轴心受压CFRP管稳定性研究[D]. 孙浩田. 哈尔滨工业大学, 2015(02)
- [7]玻璃钢连续缠绕微机控制系统设计[D]. 杨轶捷. 河北科技大学, 2015(03)
- [8]复合材料桨叶增强带缠绕成型技术与装备研究[D]. 周天一. 大连理工大学, 2015(03)
- [9]大长径比壳体芯模防裂技术[J]. 张胜利,韩建平,程勇,杨杰,曾金芳,王晓洁,程文,史宏斌. 玻璃钢/复合材料, 2013(03)
- [10]高压玻璃钢管成型工艺及失效预测研究[D]. 王桂英. 东北林业大学, 2013(02)