压实动程与保压时间可调控的软硬混编预制体压实控制策略

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作者 梅宝龙 董九志 +1 位作者 邢力鹏 蒋秀明 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第5期723-732,共10页

针对软硬混编预制体压实工艺过程“施加-保持-释放”载荷无法精准调控的问题,基于软硬混编预制体压实装置,提出压实动程与保压时间可调控的控制策略。构建满足“停-升-停”运动规律的机电传动系统模型,采用修正摆线函数将控制轴匀速转... 针对软硬混编预制体压实工艺过程“施加-保持-释放”载荷无法精准调控的问题,基于软硬混编预制体压实装置,提出压实动程与保压时间可调控的控制策略。构建满足“停-升-停”运动规律的机电传动系统模型,采用修正摆线函数将控制轴匀速转动变换为下微孔板周期性变速运动;建立基于速比系数k_(c)的伺服电机变速运动参数化模型,系统揭示不同k_(c)对下微孔板位移、速度与加速的影响规律。综合考虑压实效率与机械性能,在不同压实阶段选择不同速比系数,压实初期宜选择较小k_(c),压实末期k_(c)不宜大于0.6;进一步确定模型参数调控方法,系数调整获得不同下微孔板运动规律,实现压实全周期内机械参数的准确输出。加压密实实验表明:基于压实动程与保压时间动态调控控制策略,在预制体成型过程中可达到与人工理想压实数据基本相同的受压效果,两者相比最大偏差为8.15%,满足实际工艺需求。 展开更多

关键词 压实动程 保压时间 可调控 修正摆线函数 软硬混编预制体 压实控制策略

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考虑纤维随机分布的整体穿刺碳纤维毡压实过程仿真研究

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作者 景喆 董九志 +2 位作者 梅宝龙 李锐 陈云军 《航空制造技术》 北大核心 2025年第21期186-192,共7页

为了真实反映整体穿刺碳纤维毡的压缩特性,构建了穿刺碳纤维毡压实模型,采用有限元方法预测压缩载荷与压实高度的非线性映射关系。首先,考虑碳纤维毡内部纤维分布的随机性,提出了碳纤维毡微观结构参数化建模方法,并定义了纤维取向、方... 为了真实反映整体穿刺碳纤维毡的压缩特性,构建了穿刺碳纤维毡压实模型,采用有限元方法预测压缩载荷与压实高度的非线性映射关系。首先,考虑碳纤维毡内部纤维分布的随机性,提出了碳纤维毡微观结构参数化建模方法,并定义了纤维取向、方位角和长度等几何参数,在ABAQUS平台上利用Python程序设计语言构建了碳纤维毡细观几何模型。其次,采用Abaqus/Explicit算法对穿刺碳纤维毡压实过程进行有限元仿真,分析了预制体在压实过程中不同阶段的结构变化。最后,通过压实试验获得了预制体压实高度与压缩载荷之间的曲线关系。试验结果表明,数值仿真的预制体结构形态变化和压缩载荷–位移曲线关系均与试验结果吻合较好,两者之间最大误差小于5.5%,验证了穿刺碳纤维毡压实模型的正确性。 展开更多

关键词 整体穿刺预制体 碳纤维毡 有限元模型 压实 纤维体积分数

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三维四向碳/碳预制件微孔板压实致密关键技术

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作者 梅宝龙 董九志 +2 位作者 杨涛 蒋秀明 任洪庆 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期116-123,共8页

为解决手工编织三维四向碳/碳复合材料预制件层间致密不一致的问题,基于预制件成型技术,建立碳纤维铺放高度与纤维体积含量映射关系,设计等距密排微孔板并提出适用于微孔板的加工工艺;同时为保证预制件压实致密过程中纤维流动性好,采用... 为解决手工编织三维四向碳/碳复合材料预制件层间致密不一致的问题,基于预制件成型技术,建立碳纤维铺放高度与纤维体积含量映射关系,设计等距密排微孔板并提出适用于微孔板的加工工艺;同时为保证预制件压实致密过程中纤维流动性好,采用纤维压缩理论,对等距密排微孔板结构进行优化以降低预制件孔隙率。基于位移-压力双闭环控制策略,研制数字化压实装置,实现预制件密度在线动态调控与无损压纱,保证层间密度一致。为验证压实致密关键技术可行性,进行等距密排微孔板压实实验并对预制件进行形貌观测,结果显示采用优化后等距密排微孔板压实的预制件均匀性更好,较优化前等距密排微孔板压实的预制件孔隙率降低50%。 展开更多

关键词 预制件 压实致密 等距密排微孔板 数字化压实装置 孔隙率

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铝/镁异质金属搅拌摩擦焊技术研究进展 被引量：5

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作者 郑洋 宿振宇 张璇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期346-352,共7页

汽车轻量化是实现燃油汽车节能减排、新能源汽车增程降耗的有效手段,已成为汽车工业可持续发展的必经之路。多材料混合车身在兼顾安全与成本的基础上,通过轻质材料和先进制造工艺的合理使用来降低车重,是目前汽车轻量化的主流研究方向... 汽车轻量化是实现燃油汽车节能减排、新能源汽车增程降耗的有效手段,已成为汽车工业可持续发展的必经之路。多材料混合车身在兼顾安全与成本的基础上,通过轻质材料和先进制造工艺的合理使用来降低车重,是目前汽车轻量化的主流研究方向之一。作为铝、镁资源大国,发展铝-镁混合车身结构及相应的连接技术是符合我国国情的汽车轻量化解决路径。然而,氩弧焊、电阻焊、高能束焊等熔焊技术难以制备高质量铝/镁异质接头,液态焊材剧烈反应在连接界面处形成的粗大晶粒和Al-Mg金属间化合物极易造成接头发生组织恶化、性能下降等问题。搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)是一种新型固相焊接技术,其通过搅拌头产生的摩擦热促进金属材料的塑性变形以提高其互相混合程度,从而实现焊材的连接,在铝、镁异种合金的连接方面具有广阔的应用前景,被誉为"焊接史上的第二次革命"。本文从接头成形过程与微观组织、焊接工艺对接头性能的影响、接头性能的改善方法三个方面总结了铝/镁异种合金FSW技术的研究进展,针对搅拌头结构优化、超声振动辅助FSW、添加中间层或钎料、复合焊接技术等接头性能改善的最新研究结果,展望了常规和改型FSW技术未来的重点研究方向,旨在为铝、镁异种合金的连接及高质量铝/镁异质接头的设计与制备提供参考。 展开更多

关键词 汽车轻量化 铝/镁异质接头 搅拌摩擦焊 接头组织结构 接头性能

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单边双针双线缝合头设计与分析

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作者 高子乔 董九志 +1 位作者 陈云军 蒋秀明 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第10期120-124,149,共6页

为实现对复合材料预制体的单边缝合,提高生产效率和产品质量一致性,基于单边双针双线缝合工艺,设计一种单边双针双线缝合头。该缝合头能够在复合材料预制体的一侧实现变角度缝合,增大缝合预制体厚度,提高预制体的抗切应力;它采用双电机... 为实现对复合材料预制体的单边缝合,提高生产效率和产品质量一致性,基于单边双针双线缝合工艺,设计一种单边双针双线缝合头。该缝合头能够在复合材料预制体的一侧实现变角度缝合,增大缝合预制体厚度,提高预制体的抗切应力;它采用双电机驱动,具有摆动插刺机构以及同步传动机构等相关结构设计。在Pro/E中对缝合头进行总体设计与装配,并在Workbench中对缝合针进行强度校核。最后,对单边双针双线缝合头进行装配。 展开更多

关键词 单边双针双线缝合工艺 单边双针双线缝合头 摆动插刺机构 强度校核 复合材料

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三维四向碳/碳复合材料力学性能预测与试验验证

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作者 耿健 董九志 +1 位作者 梅宝龙 蒋秀明 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第3期54-60,共7页

针对三维四向碳/碳复合材料力学性能预测问题,基于参数传递多尺度分析方法建立微结构模型,并结合细观力学方法实现了基本力学性能的预测。首先在微观尺度采用随机扰动算法构造出纱线体积代表单元(RVE)模型,预测得到纤维束有效性能参数... 针对三维四向碳/碳复合材料力学性能预测问题,基于参数传递多尺度分析方法建立微结构模型,并结合细观力学方法实现了基本力学性能的预测。首先在微观尺度采用随机扰动算法构造出纱线体积代表单元(RVE)模型,预测得到纤维束有效性能参数。同时,采用观察试验法构建三维四向碳/碳复合材料细观RVE模型。最后通过均匀化理论准确预测了复合材料弹性性能参数,并讨论了纱线填充因子对三维四向碳/碳复合材料弹性性能参数的影响,开展了相关试验。结果表明:建立的多尺度有限元模型的拉伸模拟预测结果与试验结果误差在5.5%左右;复合材料弹性性能参数对纱线填充因子的敏感度各不相同。 展开更多

关键词 三维四向碳/碳复合材料 多尺度分析 RVE模型 弹性性能参数 纱线填充因子

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固溶与固溶时效热处理对Ti-6Al-4V合金微观组织及力学性能的影响 被引量：2

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作者 王锴 张晓斌 +3 位作者 刘恕骞 刘畅 张先泽 王梓超 《热加工工艺》 北大核心 2024年第8期51-54,共4页

通过对Ti-6A1-4V钛合金螺栓紧固件的热处理实验,比较分析了固溶及固溶时效热处理对Ti-6A1-4V紧固件的微观组织分布的影响,并通过显微硬度计得到了螺栓紧固件各个位置的显微硬度分布。实验结果表明:Ti-6A1-4V螺栓经过固溶处理后,初生α... 通过对Ti-6A1-4V钛合金螺栓紧固件的热处理实验,比较分析了固溶及固溶时效热处理对Ti-6A1-4V紧固件的微观组织分布的影响,并通过显微硬度计得到了螺栓紧固件各个位置的显微硬度分布。实验结果表明:Ti-6A1-4V螺栓经过固溶处理后,初生α组织的数量与尺寸减少而针状α组织的数量增多,并且初生α组织出现了即将溶解的状态。经过固溶时效热处理后,等轴状的初生α相组织变成了大晶粒β相的片层组织,组织分布较为均匀。固溶时效件试样的硬度分布更为均匀,固溶时效可以有效地提高螺栓的硬度,从而达到材料的使用要求。 展开更多

关键词 TI-6A1-4V合金 固溶 固溶时效 螺栓

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基于多维度建模的碳/碳软硬混编预制体孔隙分析与单胞模型 被引量：3

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作者 梅宝龙 董九志 +1 位作者 任洪庆 蒋秀明 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期108-115,共8页

为探究碳/碳软硬混编预制体在压实过程初始和最终密实2个阶段中孔隙分布及变化,解决成型后孔隙率无法预测的问题。基于碳/碳软硬混编预制体成型工艺构建一种三维四向孔隙模型,在无压缩载荷和施加压缩载荷2种工况下,从单胞模型的xoy平面... 为探究碳/碳软硬混编预制体在压实过程初始和最终密实2个阶段中孔隙分布及变化,解决成型后孔隙率无法预测的问题。基于碳/碳软硬混编预制体成型工艺构建一种三维四向孔隙模型,在无压缩载荷和施加压缩载荷2种工况下,从单胞模型的xoy平面和xoz平面2个维度、4个方向观测孔隙;从介观和微观2个尺度研究载荷下纤维形态与截面形状变化对单胞孔隙的影响,建立了纤维尺寸截面变化与孔隙率映射关系,提出影响孔隙率的尺寸系数,使预制体最终孔隙率具有可设计性;通过单胞孔隙模型计算得到预制体在压实阶段最小孔隙率。利用万能拉伸试验机对不同尺寸的预制体进行压实致密实验,得到不同尺寸预制体所受压缩载荷与高度变化曲线,揭示了预制体高度与孔隙率的关系并得到压实致密阶段最小孔隙率。实验结果表明最小孔隙率与理论模型误差小于3%,验证了软硬混编单胞孔隙模型表征预制体孔隙率的正确性。 展开更多

关键词 碳/碳软硬混编预制体 多维度 单胞孔隙模型 压实致密 孔隙率

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PH13-8Mo不锈钢冷滚压螺纹参数对金相折叠的影响 被引量：6

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作者 王锴 张晓斌 +4 位作者 肖琪 徐昊 张博川 刘畅 高磊 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2022年第4期9-14,8,共7页

滚压螺纹方法因其可以提高螺纹的硬度和螺栓的抗疲劳强度从而得到了广泛应用。但是此方法会引起滚压螺纹金相折叠等缺陷。在不同的滚丝轮转速和进给量下对PH13-8Mo航空用不锈钢进行滚压螺纹实验,探究不同的滚丝轮转速和进给量对于螺纹... 滚压螺纹方法因其可以提高螺纹的硬度和螺栓的抗疲劳强度从而得到了广泛应用。但是此方法会引起滚压螺纹金相折叠等缺陷。在不同的滚丝轮转速和进给量下对PH13-8Mo航空用不锈钢进行滚压螺纹实验,探究不同的滚丝轮转速和进给量对于螺纹不同位置处金相折叠的影响规律并分析金相折叠机理。研究发现,牙顶折叠主要受滚丝轮进给量的影响,牙底折叠主要受滚丝轮转速的影响,牙侧中径以上位置的折叠受滚丝轮转速和进给量的共同影响;牙顶的折叠主要由于靠近滚丝轮牙侧的工件材料与螺纹中间部位的工件材料塑性流动能力不同造成,牙底和牙侧的折叠主要是由于工件材料与滚丝轮之间的摩擦发生改变从而引起相对滑动导致工件材料出现堆积并被挤压造成。该研究为PH13-8Mo不锈钢冷滚压螺纹的加工生产提供了一定的理论指导。 展开更多

关键词 PH13-8Mo不锈钢 滚压螺纹 金相折叠 折叠机理 滚丝轮 摩擦 堆积

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三维四向碳/碳复合材料预制体压实致密多影响因素分析与研究

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作者 任洪庆 董九志 +2 位作者 梅宝龙 陈云军 蒋秀明 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第11期84-89,128,共7页

为提高预制体纤维体积含量,基于三维四向碳/碳复合材料预制体成型工艺,设计正交试验分析每循环压实次数、保压时间和助剂含量对纤维体积含量的影响规律,结果显示助剂含量对最终纤维体积含量影响最大,每循环压实次数影响次之,保压时间影... 为提高预制体纤维体积含量,基于三维四向碳/碳复合材料预制体成型工艺,设计正交试验分析每循环压实次数、保压时间和助剂含量对纤维体积含量的影响规律,结果显示助剂含量对最终纤维体积含量影响最大,每循环压实次数影响次之,保压时间影响最小;纤维体积含量随助剂含量的增加先增大后降低,随保压时间及每循环压实次数的增加而增大。通过设计BBD响应面优化试验,建立相应纤维体积含量数学模型并验证了模型的可靠性,进而优化工艺参数并进行了试验验证。结果表明:每循环压实3次,保压7 s,两束含助剂纤维为最优压实工艺参数。在最优参数下编织的预制体最终纤维体积含量与预测值仅相差0.24%,与原工艺参数相比提高4.54%。最后通过显微观测发现最优参数下所编织的预制体更加密实。 展开更多

关键词 预制体 纤维体积含量 多因素分析 工艺优化 复合材料

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SiCp/Al复合材料厚板皮秒激光制孔重铸层影响研究 被引量：5

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作者 刘畅 王晓东 +1 位作者 王锴 李丞 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期379-384,共6页

为了探究激光加工高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料厚板的成孔特征,采用激光旋切法对厚度为4mm的SiCp/Al复合材料进行直径为1mm的制孔实验,分析紫外皮秒激光制孔中重铸层及其表面裂纹的形成机理,获得了关键激光加工参数(... 为了探究激光加工高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料厚板的成孔特征,采用激光旋切法对厚度为4mm的SiCp/Al复合材料进行直径为1mm的制孔实验,分析紫外皮秒激光制孔中重铸层及其表面裂纹的形成机理,获得了关键激光加工参数(激光功率百分比和扫描速率)对孔重铸层的影响规律。结果表明,SiCp/Al复合材料厚板皮秒激光加工中存在百微米级别的重铸层,重铸层厚度不随激光功率的增加而单调变化,在100%的激光功率下厚度最小,其值为99.5μm;而随激光扫描速率的增加而增加,在100mm/s的扫描速率下厚度最小,其值为71.2μm;厚板紫外皮秒激光加工SiCp/Al复合材料的重铸层呈现“月牙型”的弧状形貌特征,同时重铸层表面显著存在横向和纵向等多种裂纹。该研究为实现SiCp/Al复合材料皮秒激光低损伤微小孔加工提供了一定的理论指导。 展开更多

关键词 激光技术 重铸层厚度 紫外皮秒激光 SICP/AL复合材料

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软硬混编预制体窄缝通道变动程变速引纬运动设计

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作者 邢力鹏 董九志 +2 位作者 梅宝龙 陈云军 李锐 《纺织学报》 2025年第10期217-226,共10页

针对现有电子引纬系统中伺服电动机输入变速规律保持恒定,无法满足变动程引纬过程中运动特性动态调控需求的问题,基于软硬混编预制体窄缝通道变动程引纬工艺,构建了一种基于非对称修正摆线函数的变速运动规律。该规律采用速比系数和非... 针对现有电子引纬系统中伺服电动机输入变速规律保持恒定,无法满足变动程引纬过程中运动特性动态调控需求的问题,基于软硬混编预制体窄缝通道变动程引纬工艺,构建了一种基于非对称修正摆线函数的变速运动规律。该规律采用速比系数和非对称系数作为关键控制变量,实现了变动程引纬过程中运动特性的动态调控以及换向位置处静止时间的一致性。通过理论分析推导出变动程下速比系数的函数关系式及非对称系数的取值,并通过数值模拟验证了该规律的正确性。进一步地运用电子凸轮技术,将该规律运用在实际的引纬工作。实验结果表明:与传统的脉冲控制相比,理论上进剑速度提升了16%,进剑时间减少了13.8%,末端位移最大误差为2.32 mm,相对误差仅为0.53%。研究工作为变动程变速引纬运动规律的设计提供了理论参考,并为生产实践中的引纬工艺优化提供了新的解决方案。 展开更多

关键词 软硬混编预制体 电子引纬 变动程 变速规律 运动特性调控

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