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自动铺纤工艺中接触力学建模与缺陷机制研究

Modeling of contact mechanics and defects investigation in automated fiber placement

Lei Miao, Weidong Zhu, Yingjie Guo, Shubin Zhao, An Li · Zhejiang University
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期刊 / 来源Polymer Composites
卷/期/页45 / 7 / 5992-6007
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关键词:自动铺纤接触力学Hertz接触理论铺层缺陷接触应力复合材料成型工艺参数优化

摘要整理

预浸料纤维在复杂曲面上的铺层质量是自动铺纤(AFP)工艺的核心关注点,与牵引滚动接触中的接触应力密切相关。本文建立了一套考虑模具曲率、接触对象力学性能和位姿信息的牵引滚动接触解析模型,使其适用于不规则曲面和任意工艺条件。该模型将经典Hertz接触理论扩展至三维接触区域,通过多尺度变形统一表征,在几何约束条件下精确计算接触应力。基于该模型,系统分析了AFP工艺中粘着、微滑以及两者之间的转变现象。为便于工程应用,提出了快速获取模具局部曲率的离散处理策略,并设计了计算任意路径接触应力的算法。在某飞机构件上的实验验证表明,所提模型能准确恢复AFP工艺中的接触应力分布。结合具体铺层信息,该模型可用于预测铺层缺陷和工艺参数优化。研究成果为自动铺纤工艺的质量控制和工艺改进提供了理论支撑。

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