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工艺与制造英文2025

基于最优压力范围的自动纤维铺放工艺中铺放力的修正与控制

Correction and control of lay-up force in automated fiber placement based on optimal pressure range

Liang Cheng, Xiaokang Xu, Chenggan Zheng, Jiangxiong Li, Yinglin Ke · Zhejiang University
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期刊 / 来源Journal of Reinforced Plastics and Composites
卷/期/页45 / 7-8 / 1723-1740
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关键词:自动纤维铺放碳纤维增强复合材料铺放力控制最优压力范围滑模控制压力分布航空航天应用工艺参数优化

摘要整理

自动纤维铺放(AFP)技术已成为航空航天应用中制造轻质、高强度碳纤维增强复合材料(CFRP)结构的关键工艺。精确控制工艺参数,特别是铺放力,对实现高质量纤维铺放和优化力学性能至关重要。然而,由于柔性压辊与不规则模具表面之间的复杂相互作用,理解铺放过程中的压力分布存在挑战。本研究建立了压辊与层板的本构模型,分析了压辊与模具的接触行为。通过连续调整铺放力,使接触中心压力维持在最优压力范围(OPR)内。为实现实时控制,分析了压辊气缸的动态特性,通过调节输入气压实现了铺放力的滑模控制。实验结果表明该方法的有效性,压力波动残差降低了67.92%。调整后的铺放力在整个AFP工艺过程中保持压力一致,与采用恒定铺放力相比,显著降低了缺陷风险。

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