国家自然科学基金(51375394)
- 作品数：12 被引量：72H指数：6
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- 相关机构：西北工业大学西安建筑科技大学更多>>
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- 相关领域：航空宇航科学技术一般工业技术自动化与计算机技术金属学及工艺更多>>
- 具有厚壁内衬圆筒的缠绕张力算法被引量：11
- 2016年
- 缠绕张力作为缠绕工艺中的关键因素,其合理设计直接影响制品性能。针对缠绕张力的设计,提出缠绕张力算法。基于各向异性缠绕层弹性变形及各向同性内衬厚壁筒理论,给出外压作用下缠绕层的径向应力及环向应力;在弹性范围内采用应力叠加原理建立剩余张力与缠绕张力之间的解析算法。结合三种典型的张力缠绕模型,给出剩余张力具体关系式;分析等剩余张力,得到不同特例下的剩余张力解析公式。依据该解析算法研究芯模内、外径比及张力锥度系数对各向同性材料缠绕层剩余张力分布的影响,表明芯模内、外径比与锥度系数变化对缠绕层剩余张力分布有显著影响,且该文算法简单、合理、可靠;对各向异性复合材料缠绕层等剩余张力分析,其结果与现有网格理论结果一致,且该文缠绕张力上下层变化平缓,易于张力控制的实现。
- 康超史耀耀何晓东俞涛张军
- 关键词：复合材料
- 基于温度及芯模变形作用的复合材料缠绕张力设计被引量：5
- 2015年
- 基于复合材料缠绕成型过程对工艺参数的要求,针对缠绕过程中芯模变形和加热温度对缠绕层应力分布影响等问题,建立温度和芯模变形作用下的缠绕张力设计数学模型。研究了温度引起缠绕层的应力分布解析模型,分析了缠绕内层和芯模在外层压力影响下制品的应力分布,结合3种典型的张力缠绕模型,研究了芯模内外径比以及张力锥度系数对缠绕层剩余张力的影响。提出实现缠绕制品等剩余张力下,初始缠绕张力和温度的理论关系。计算解析解与现有文献一致,文章考虑芯模变形和温度对制品应力影响,计算方法更符合实际,研究结果可用于缠绕张力设计和固化应力分析。
- 张军史耀耀康超张晓扬
- 关键词：热应力
- 复合材料带缠绕成型工艺参数耦合机制及优化被引量：21
- 2015年
- 基于复合材料缠绕成型工艺过程研究,分别对成型过程中紧密接触与自粘接过程进行理论分析,提出影响复合材料缠绕制品质量的关键工艺参数:缠绕温度、缠绕压力和缠绕张力;以层间剪切强度(ILSS)为优化目标,根据响应面法Box-Behnken Design(BBD)原理设计实验,建立工艺参数耦合对剪切强度的回归模型,通过对残差、方差(ANVOA)、预测值与实际值对比等检验分析,验证回归模型的可靠性及有效性,进而获得缠绕成型最优工艺参数。结果表明:在最优工艺参数作用下,层间剪切强度达到22.9 MPa,缠绕制品结合强度最高。
- 史耀耀俞涛何晓东康超张晓扬张军
- 关键词：复合材料工艺参数响应面法参数优化
- 复合材料机器人纤维铺放工艺参数优化被引量：2
- 2018年
- 相较于复合材料结构件传统加工方法的劳动密集型和耗时性,机器人纤维铺放技术大大的提高了复合材料成型过程的灵活性,允许制造更为复杂的结构。基于热塑性复合材料机器人纤维铺放成型工艺过程研究,分别对成型过程中紧密接触过程与融合过程进行理论分析,提出影响铺放制品质量的关键工艺参数:热气炬温度、铺放压力和铺放速度;针对圆柱形零件轴向0°铺放成型过程,以层间粘结强度为优化目标,根据响应面法设计实验,建立工艺参数耦合对层间粘结强度影响模型,通过方差分析验证了模型可靠性及有效性,进而获得纤维铺放成型最优工艺参数;实验研究表明,在最优工艺参数作用下,层间剥离力最高为24.1 N,铺放制品粘结强度最高。
- 赵盼史耀耀康超俞涛邓博张宏基陈振
- 关键词：纤维铺放响应面法方差分析
- 基于灰色关联分析和响应面法的复合材料缠绕成型多目标工艺参数优化被引量：17
- 2019年
- 针对复合材料预浸带缠绕过程中制品的残余应力、孔隙率最小化和层间剪切强度(ILSS)最大化的多目标优化问题,采用Box-Behnken Design(BBD)原理设计四因素三水平的T300/环氧树脂预浸带缠绕实验;基于灰色关联分析(GRA)将多目标优化问题转化为单目标优化问题,利用主成分分析(PCA)法确定残余应力、孔隙率和ILSS对灰色关联度(GRG)的影响权重;通过对实验数据的回归分析,建立GRG与主要缠绕工艺参数(缠绕温度、张力、压辊压力和缠绕速度)的二阶预测模型;分析了各工艺参数对残余应力、孔隙率、ILSS和GRG的影响规律,确定缠绕工艺参数优化方案;利用响应面法(RSM)求解工艺参数优化问题并进行复合材料预浸带缠绕实验。结果表明:该优化方法获得的最优工艺参数组合可以有效改善残余应力、孔隙率和ILSS,提高预浸带缠绕制品的性能。
- 洪旗史耀耀路丹妮郭一鸣
- 关键词：灰色关联分析层间剪切强度残余应力
- 复合材料布带缠绕成型压力控制技术被引量：6
- 2014年
- 复合材料布带缠绕成型过程中的压力波动会影响制品的致密度和均匀度,同时会造成缠绕制品的界面强度及纤维体积分数不一致。芯模的圆度误差和安装误差会导致压力波动,气体的可压缩性、比例阀的死区效应、阀的流量非线性、气缸摩擦力及测量噪声会对缠绕压力控制造成非线性干扰。因此,设计了自适应灰色预测模糊PID控制器,通过对气缸输出缠绕压力的灰色预测,正确反映了压力信号的变化趋势,为模糊PID控制的推理提供了可靠依据。同时,采用两个独立的模糊推理系统来调节预测控制的步长和步长自整定算法的比例因子。仿真分析和实验结果表明:相比于传统PID控制,采用自适应灰色预测模糊PID控制使缠绕压力的稳态误差减小了62%,超调量减小了80%,有效提高了复合材料缠绕成型压力控制系统的稳定性。
- 何晓东史耀耀赵鹏兵
- 关键词：复合材料气压传动灰色预测模糊控制
- 复合材料布带缠绕纠偏模糊控制技术研究被引量：6
- 2014年
- 对布带跑偏现象进行纠偏是复合材料缠绕成型的关键技术之一。为获得高精度、高鲁棒性的纠偏控制,首先分析了缠绕过程中布带传动的运动特性,在此基础上,对平行辊纠偏机构建立了布带缠绕纠偏系统模型。模型显示,布带缠绕的纠偏运动是双输入的时变系统,缠绕张力及缠绕速度的变化将改变纠偏系统参数。针对于此,采用模糊控制器对布带缠绕纠偏系统进行纠偏仿真与实验。结果表明,模糊控制效果明显优于PID控制,在纠偏系统参数改变时,模糊控制纠偏精度达到0.6 mm。
- 何晓东史耀耀秦现生
- 关键词：复合材料布带缠绕模糊控制
- 基于模糊层次分析法的集散控制系统时序优化被引量：5
- 2015年
- 为使主从式集散控制系统不同参数通讯的实时性与其权重相符合,提出一种基于模糊层次分析法的集散控制系统通讯时序优化方法。以缠绕机集散控制系统为例,制定了参数响应优先级权重的评判标准,利用模糊层次分析法对各参数进行优先级权重分析,并依据分析结果通过线性规划对各参数通讯比例进行优化,以代替现有的轮训通讯方式,降低加权平均响应时间。优化结果表明,在集散控制系统的通讯中相对重要参数的时序响应时间被缩短,而相对次要参数的响应时间被延长。各参数间权重值差异越大,优化后加权平均响应时间缩短的效果越显著,优化结果与参数时序调整倾向一致。
- 张晓扬史耀耀何晓东康超张军
- 关键词：模糊层次分析法集散控制系统缠绕机
- 复合材料带缠绕成型过程建模及工艺参数优化被引量：8
- 2017年
- 复合材料带缠绕成型过程中,成型工艺参数的选取决定了缠绕制品的性能。采用正交实验法研究各工艺参数对缠绕制品层间剪切强度的影响规律和敏感度,并将正交试验数据与神经网络理论相结合,对带缠绕成型过程进行建模,得到缠绕成型工艺参数与层间剪切强度之间的非线性映射关系,并通过实验验证了模型的可靠性。在此基础上,利用粒子群优化方法在可行工艺参数域内对缠绕成型工艺参数进行优化。仿真与实验结果表明,基于神经网络模型的工艺参数粒子群优化算法能够快速、准确的得到带缠绕成型的全局最优工艺参数组合。使得缠绕制品层间剪切强度达到最优的工艺参数组合为:加热温度115℃,缠绕张力357 N,压辊压力1006 N和缠绕速度0.28 m/s,在最优工艺参数作用下,缠绕制品的层间剪切强度达到102.2 MPa。
- 俞涛史耀耀邓博何晓东康超宋士博
- 关键词：层间剪切强度粒子群优化算法BP神经网络模型参数优化
- 带缠绕工艺参数耦合对制品性能影响机制研究
- 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...
- 俞涛
- 关键词：树脂基复合材料航空结构件
- 文献传递
