用于自动铺纤的变压力分布和接触时间压实辊的设计：实验与数值分析

摘要整理

自动铺纤（AFP）技术因其在处理大型复杂几何形状复合材料零件中的适应性而得到广泛应用。然而，如何减少铺层过程中的缺陷以提高AFP制造部件的质量仍是关键挑战。本研究通过改变AFP过程中压实辊施加的压力分布和接触长度来减少缺陷形成。研究重点关注纤维转向过程中产生的面外缺陷，包括皱褶和带状折叠变形。为解决此问题，设计并制造了一种新型压实辊，能根据零件几何形状提供可变的压力分布和接触长度，不同于传统压实辊。该新型辊具有凹形结构，沿其长度方向调节压力施加和接触时间，在towpreg边缘处施加更高的压力并延长接触时间。采用有限元（FE）分析模拟辊的变形和压力分布，确定关键尺寸参数，特别是凹形半径。基于仿真结果，使用三部分PLA模具进行制造，通过浇铸工艺生成聚氨酯压实辊。进行了AFP试验，对比新型辊与标准压实辊的性能。结果表明，采用新型辊皱褶长度减少了24%，证明了该设计在改进AFP工艺中的有效性。

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