许家忠
,
崔宇
,
高良超
,
乔明
,
袁亚男
玻璃钢/复合材料
采用从芯模内部通入水蒸气加热芯模的固化工艺,建立了芯模内部蒸汽流动的动力学模型和芯模的传热模型,基于汽液两相流相变模型和k～ε标准两方程湍流模型,考虑不同压力下芯模的升温过程,使用有限元流体Fluent软件对芯模传热的蒸汽流动和传热过程进行数值模拟,根据仿真结果得到了芯模表面温度分布情况和变化历程,分析了蒸汽流场压力、温度等物理量之间的关系.本研究为热缠绕的工艺实现提供了效率更高的方法,并为蒸汽控制参数提供了理论依据.
关键词:
芯模
,
压力
,
温度
,
数值模拟
许家忠
,
乔明
,
尤波
,
王新颖
材料科学与工艺
热固型缠绕复合材料壳体以其优异的性能在航空、军事和工业等领域得到了广泛应用,目前,制约其应用和发展的主要瓶颈是壳体的成本和性能,而壳体成型工艺直接决定了其最终性能和成本,由于缠绕壳体为中空结构,因此可以采用加热壳体内部金属芯模或内衬的方法实现缠绕后的或正在缠绕的复合材料的固化成型.即原位成型,本文介绍复合材料壳体原位成型新工艺,建立筒型壳体内加热固化过程的数学模型,利用有限元法对筒体固化过程中的温度和固化度进行了数值模拟分析,该研究为实现壳体高效、优质且低成本成型提供新思路,为原位成型工艺设计、模拟和参数优化提供分析模型和方法.
关键词:
热固型复合材料
,
纤维缠绕壳体
,
内加热固化
,
数值模拟
尤波
,
王广辉
,
许家忠
,
张礼勇
,
刘鹏飞
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2011.01.010
目前的玻璃钢容器缠绕机控制系统结构复杂、缠绕形状单一,限制了玻璃钢容器的发展.本文研制了基于工控机和嵌入式运动控制器的三轴缠绕机控制系统,采用电子凸轮的位置跟踪方式实现小车和伸臂跟踪主轴的同步运动控制,分析了组合回转体的缠绕线型,通过建立数学模型,得出缠绕机的运动规律和丝嘴的运动轨迹.实践应用表明,三轴缠绕机控制系统实现了对称容器、非对称容器、管道、承口管道、组合回转体等复杂形状的容器缠绕.
关键词:
玻璃钢容器
,
缠绕机
,
线型分析
,
同步运动控制
许家忠
,
李爽
,
乔明
,
尤波
玻璃钢/复合材料
在采用传统内固化工艺对厚壁壳体成型时,内层温度往往不足以满足其固化要求或者加热时间过长,因此通常采用多次缠绕多次固化的成型工艺,耗能高、效率低,不但大大提高了成本,也难以保证产品质量.因此本文提出了内外协同固化新工艺并介绍其原理,建立纤维树脂复合材料厚壁壳体内外协同固化过程的传热模型和固化动力学模型,通过有限元软件ANSYS和APDL语言开发内外协同固化过程数值模拟程序,实现了厚壁壳体内外协同固化过程中温度和固化度的分布及其变化规律的数值模拟研究.对新工艺的数值模拟结果表明,随着外温和预热温度的不断增大,中心节点的温度、固化度和应变波动较大;厚壁壳体内外协同固化的时间很短,是传统固化时间的1/3.
关键词:
纤维复合材料厚壁壳体
,
内外协同固化
,
数值模拟
许家忠
,
尤波
,
胡海燕
,
王雄健
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2007.01.026
为提高环氧玻璃钢管生产的效率和质量,研制了仅用一台机床就能完成管道缠绕、固化和脱膜三道工序的集成制造系统.介绍了制造系统机床结构和工作原理,建立了缠绕运动控制和管道固化过程的数学模型.缠绕部分采用嵌入式多任务运动控制器实现主轴和小车的同步运动控制和缠绕逻辑控制.固化部分采用内加热固化工艺,由嵌入式工控机和PLC实现固化控制.利用有限元软件对管道固化过程的温度和固化度分布进行了数值模拟以优化固化工艺参数,并对该系统生产的管道进行了性能检测试验.实践应用表明采用内加热固化工艺可实现环氧玻璃钢管高效工业化制造.
关键词:
环氧玻璃钢管
,
缠绕
,
内加热固化
,
数值模拟
,
制造
许家忠
,
杨海
,
高良超
,
于立英
,
王燕
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160308.002
基于机器人的复合材料缠绕不同缠绕策略会对缠绕工艺及机器人运动稳定性产生影响，为获得使机器人运动稳定性更优的缠绕策略，研究了6自由度工业机器人的复合材料缠绕工作站，单独分析了包络形式、悬纱长度以及测地线/非测地线缠绕等参数对缠绕工艺及机器人运动稳定性的变化参数的影响，采用 MATLAB进行不同缠绕策略的机器人缠绕轨迹计算，确定规划后的缠绕轨迹，基于 ADAMS和 MATLAB进行机器人缠绕动力学联合仿真，获取机器人各关节力矩曲线，分析规划后的缠绕轨迹对机器人运动稳定性的影响。进行了复合材料制品干纤维缠绕实验，缠绕实验表明：采用优化后的缠绕策略进行复合材料制品缠绕时缠绕线型稳定，缠绕过程无滑纱、交叠、架空等现象，缠绕精度完全满足设计要求。
关键词:
复合材料
,
机器人
,
缠绕策略
,
联合仿真
,
优化
尤波
,
王燕
,
许家忠
,
张希
玻璃钢/复合材料
橡胶膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件,相比较于目前国内使用的金属膨胀节具有良好的耐腐蚀性能、较高的冲击强度和优异的减振降噪特性等优点,主要应用于大型管道输送.传统的橡胶膨胀节采用橡胶帘子布手动或半自动缠绕/铺放成型,效率低且在受压时纤维无法优化方向,起不到很好的承压作用.采用干纤维增强橡胶膨胀节可充分发挥纤维作用,而且能实现自动化缠绕成型,提高效率、质量、产品一致性.本文分析干纤维缠绕成型原理,结合网格理论和薄膜理论计算等张力模型方程,根据方程建立回转体单波纹等张力膨胀节模型,并采用数值模拟技术确定回转体表面纤维缠绕的测地线路径,最后根据设计的缠绕线型进行仿真验证.
关键词:
橡胶膨胀节
,
缠绕成型
,
线型设计
,
干纤维
,
测地线路径
许家忠
,
袁亚男
,
高良超
,
杨海
玻璃钢/复合材料
热芯缠绕工艺是实现复合材料壳体高效缠绕的新工艺,内加热芯模温度均匀性是保证制品成型质量的关键.以该工艺中的缠绕芯模为研究对象,选择小孔位置为优化变量,利用Box-Behnken试验设计方法设计一个三因素三水平的试验方案,对每个方案进行Fluent数值模拟,在芯模上标定温度跟踪点,计算芯模外表面温度跟踪点的均方差作为试验响应值.将得到的响应值利用最小二乘法拟合二阶响应曲面方程,利用统计分析软件Minitab分析得到最优位置组合.最后依据最优方案再次建模进行Fluent仿真验证.结果表明,模拟值与模型预测值吻合良好,芯模外表面温度均方差仅为1.96K,温度均匀性良好.
关键词:
复合材料
,
热芯缠绕
,
响应曲面法
,
芯模结构
,
数值模拟
陈海燕
,
张希
,
许家忠
,
王燕
玻璃钢/复合材料
采用有限元方法对复合材料对称玻璃钢大锥环内固化成型进行研究,基于ANSYS仿真软件编写了对称玻璃钢大锥环内固化过程仿真程序,实现玻璃钢大锥环内固化过程温度和固化度变化的数值模拟.结果表明,数值模拟得到的结果符合内固化变化规律;贴近实验数据,模拟准确有效;根据仿真结果得到了玻璃钢大锥环内固化温度变化规律、固化峰值温度随厚度变化规律及锥环不同厚度固化度的变化规律,分析了600～660MW汽轮发电机的玻璃钢大锥环采用内固化工艺能达到完全固化的厚度范围.该研究为玻璃钢大锥环实现高效、低成本成型提供了新方法.
关键词:
玻璃钢大锥环
,
对称成型
,
内固化工艺
,
ANSYS模拟
尤波
,
苗壮
,
许家忠
,
乔明
,
李强
玻璃钢/复合材料
针对玻璃钢管体螺纹磨削机器人作业时对力和位置控制的要求,建立了机器人动力学约束模型,通过对磨削力的建模与分析,采用基于自适应算法的阻抗控制方式.该方法基于机器人和工作对象之间相互作用的分析,实时校正力的参考值,保证机械臂末端的实际作用力能够稳定跟踪期望的磨削作用力.这种方法对因外界环境等未知因素而产生的扰动和误差具有良好的鲁棒性,而且计算量小.基于上述方法,建立机械臂系统的动力学控制器.通过磨削仿真证明该方法具有良好的稳定性,能够满足并符合对机器人实时控制的要求.
关键词:
机器人
,
阻抗控制
,
螺纹
