环向缠绕成型中光固化表面温度仿真分析及实验研究

玻璃钢/复合材料 ›› 2019, Vol. 0 ›› Issue (2): 51-56.

环向缠绕成型中光固化表面温度仿真分析及实验研究

李世涛, 田明^*, 高雪峰, 汤寒宇

长春理工大学光电工程学院,长春130022

收稿日期:2018-06-19 出版日期:2019-02-25 发布日期:2019-02-28
通讯作者: 田明(1971-),男,硕士,副教授,主要从事仪器总体技术方面的研究,tianming@cust.edu.cn。
作者简介:李世涛(1992-),男,硕士研究生,主要从事光学精密仪器总体设计与仿真分析方面的研究。

SIMULATION ANALYSIS AND EXPERIMENTAL STUDY ON SURFACE TEMPERATURE OF PHOTOCURABLE SURFACE IN RING WINDING FORMING

LI Shi-tao, TIAN Ming^*, GAO Xue-feng, TANG Han-yu

School of Optoelectronic Engineering, Changchun University of Science and Engineering, Changchun 130022, China

Received:2018-06-19 Online:2019-02-25 Published:2019-02-28

摘要/Abstract

摘要： 针对激光加热固化壳体成型过程中材料带表面温度不易控制而影响成型质量的问题,分析了在成型过程中影响材料带表面温度的相关工艺参数并对其关系进行了理论推导。利用经典ANSYS有限元分析软件,建立了热力学瞬态分析模型,模拟了壳体成型过程中材料带表面温度的变化情况,并对仿真结果数据进行了分析。通过实验测试了材料带在工作过程中的温度变化及温度对壳体强度的影响,将实验数据与仿真结果进行了对比,验证了仿真模型的正确性,并且得出了材料带表面成型温度与成型速度及激光功率之间的关系以及成型温度与壳体强度的关系。

关键词: 激光固化, 表面温度, 有限元分析, 壳体强度

Abstract: For the problem that the surface temperature of material tape is so difficult to control in the process of laser heating and solidifying shell forming that influence the molding quality, we analyzed the related technological parameters that affected the surface temperature of the material tape during the forming process and deduced theoretically for their relationship. By the ANSYS finite element analysis software, we built a thermodynamic transient analysis model to simulate the surface temperature change of the material strip during the shell forming and analyzed the simulation results. We tested the temperature changes and the influence of temperature on the strength of the shell through experiments, and then compared the experimental data with the simulation results to verify the correctness of the simulation model, and get the relationship among the forming temperature of the surface of the material, the forming speed and the laser power, based on which the relationship between the molding temperature and the shell strength was deduced.

Key words: laser curing, the surface temperature, finite element analysis, shell strength

中图分类号:

TB332

李世涛, 田明, 高雪峰, 汤寒宇. 环向缠绕成型中光固化表面温度仿真分析及实验研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(2): 51-56.

LI Shi-tao, TIAN Ming, GAO Xue-feng, TANG Han-yu. SIMULATION ANALYSIS AND EXPERIMENTAL STUDY ON SURFACE TEMPERATURE OF PHOTOCURABLE SURFACE IN RING WINDING FORMING[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2019, 0(2): 51-56.

参考文献

[1] 肖颖, 史耀耀, 常丽丽. 复合材料缠绕成型工艺研究[J]. 电加工与磨具, 2007(5): 56-60.
[2] 沈真, 杨胜春, 柴亚楠. 国外复合材料试验标准汇编[M]. 西安: 中国飞机强度研究所, 2005: 4-10.
[3] 李世涛, 田明, 高雪峰, 等. 3 Bar 条半导体激光器光束整形系统研究[J]. 长春理工大学学报, 2018, 44(4): 20-24.
[4] 钱水林. 碳纤维极其应用技术[J]. 合成纤维, 2008(11): 17-19.
[5] 赵燕茹, 刑水明, 等. 力-热载荷作用下纤维在复合材料中的截面应力传递行为[J]. 复合材料学报, 2008, 25(4): 187-192.
[6] 史耀耀, 俞涛, 何晓东, 等. 复合材料带缠绕成型工艺参数耦合机制及其优化[J]. 复合材料学报, 2015, 21(3): 831-839.
[7] 刘晓蓓, 王晓洁, 惠雪梅. 耐高温环氧树脂研究进展[J]. 玻璃钢/复合材料, 2013(3): 197-200.
[8] 俞涛, 史耀耀, 邓博, 等. 复合材料带缠绕成型过程建模及工艺参数优化[J]. 固体火箭技术, 2017, 40(5): 31-37.
[9] 张宏基, 唐虹, 史耀耀. 基于热-力耦合模型的纤维束带铺放残余应力的模拟及实验研究[J]. 复合材料学报, 2016(33): 34-40.
[10] 宋清华, 刘卫平, 陈吉平. 碳纤维增强聚苯硫醚复合材料激光加热原位成型过程中的温度场[J]. 复合材料学报, 2018(6): 21-30.
[11] 钱水林. 碳纤维极其应用技术[J]. 合成纤维, 2008(11): 17-19.
[12] Liu H T, Sun L Z. Effects of themal residual stresses on sffectiveelastoplasticbeahavior of metal matrix composites[J]. International Journal of Solids and Structures, 2004, 41(2): 2189-2203.
[13] 刘魏魏, 杨克伦, 李桐, 等. 纤维缠绕用环氧树脂固化动力学研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2018(4): 16-21.
[14] 何自强, 张惠玲. 环氧树脂/对甲基苯基双胍固化反应动力学研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2015(12) : 53-59.
[15] 李恒, 工德海, 钱夏庆. 环氧树脂固化动力学的研究及应用[J]. 玻璃钢/复合材料, 2013(4): 43-50.