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热气枪辅助自动纤维铺放工艺中热塑性复合材料三维传热分析

Three-dimensional heat transfer analysis of Hot Gas Torch (HGT)-assisted Automated Fiber Placement (AFP) for thermoplastic composites

Lorenz Zacherl, Allyson Fontes, Farjad Shadmehri · Concordia University
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期刊 / 来源Composite Structures
卷/期/页343 / 118256-118256
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关键词:自动纤维铺放热塑性复合材料热气枪对流换热系数三维传热分析温度控制数值仿真

摘要整理

自动纤维铺放(AFP)是生产复杂复合材料结构的关键增材制造工艺。本研究针对采用热气枪(HGT)的热塑性复合材料原位AFP工艺进行研究,该工艺包括加热、固结和凝固阶段。温度控制对获得高质量零件至关重要,因为它影响粘结质量、结晶和凝固过程。然而,以往研究通过假设恒定对流换热系数来简化对流传热,导致仿真与实验结果存在偏差。本文提出了一种新颖的分布函数来模型化对流换热系数,从而改进温度预测精度。通过优化循环确定该分布函数的参数,确保与实验数据的一致性。所提方法准确预测了温度分布,并通过未见过的实验结果进行了验证。通过引入对流换热系数的分布特性,本研究深化了对热塑性复合材料AFP工艺传热机制的理解,有助于改进制造工艺和零件质量。

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