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工艺与制造英文2023被引 6

基于微计算机断层扫描的自动纤维铺放干纤维预成型体随机设计与流动分析

Micro Computed Tomography based stochastic design and flow analysis of dry fiber preforms manufactured by automated fiber placement

Muhammad A. Ali, Tayyab Khan, Kamran A. Khan, Rehan Umer · Khalifa University of Science and Technology
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期刊 / 来源Journal of Composite Materials
卷/期/页57 / 12 / 2075-2090
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关键词:自动纤维铺放干纤维预成型体微计算机断层扫描随机建模面内渗透率树脂注入成型碳纤维增强复合材料

摘要整理

在自动纤维铺放(AFP)工艺制造复合材料的树脂注入过程中,干纤维带预成型体中通道的有效设计对实现目标渗透率至关重要。精确控制AFP铺放中的间隙位置和尺寸极具挑战性。本研究基于X射线计算机断层扫描(XCT)表征框架,调查了预成型体空间变异性与面内渗透率之间的关联。利用两种不同宽度碳纤维带的XCT断层图像,建立了逼真的基于XCT的随机模型用于数值渗透率预测。通过对铺放预成型体的随机几何建模,考察了机器人铺放头的变异性及其对预成型体渗透率的影响。采用基准瞬态渗透率测量装置,通过二维径向模具填充获得了实验面内预成型体渗透率。面内数值渗透率值显示显著离散,变异系数为75%~130%,与实验测量值偏离约一个数量级。研究结果表明,基于干纤维AFP预成型体瞬态模具填充的实验渗透率测量技术复杂性高,但基于XCT的随机建模技术是虚拟估算干纤维AFP预成型体渗透率的有效方法。

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