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自动铺丝技术集成了CAD/CAM、数控、加热等技术,兼备了自动铺带技术与纤维缠绕技术的优点,是当今先进复合材料十分重要的成形技术之一。预浸丝束的铺放工艺性直接影响了铺放质量,是自动铺放过程顺利进行的保证,亦决定了产品性能的优劣。本文以大型复合材料构件自动铺放为背景、以国产碳纤维预浸料为研究对象,用南京航空航天大学自主研发的自动铺丝机,分别研究了相关工艺参数在平面顺直铺放过程、以及平面曲线铺放过程对铺放质量产生的影响,并进行了工艺参数优化。在此基础上,研究了典型工艺缺陷的存在对铺放试件相关力学性能的影响。(1)在考虑预浸丝与模具表面及其层间贴合情况下,提出了一种较为完善的铺放质量评价方法。利用该评价方法分别研究了铺放温度T、铺放压力F、铺放速率v对于铺放质量的影响,发现随着铺放温度、压力的增加铺放质量先提升后降低;随着铺放速率的增加铺放质量呈下降趋势。(2)分析了平面曲线铺放过程中预浸丝束易产生的缺陷类型及其产生机制;并且通过有效贴合长度比来表征丝束曲线铺放的效果,并利用丝束临界回转半径表征丝束平面侧弯变形能力——特定铺放条件下,有效贴合长度比越大,丝束临界回转半径越小,丝束平面侧弯能力越强,铺放效果越好。利用上述方法分别研究了各工艺参数对于铺放质量及丝束平面侧弯变形能力的影响:发现丝束临界回转半径随铺放温度的增加而减小;丝束临界回转半径随着铺放压力的增加先减小到某临界值后再增大;丝束临界回转半径随着铺放速率的增加而增大。(3)以单向层合板为研究对象,研究了铺丝工艺中增减纱带来的缺陷(横向间隙、搭接)对复合材料构件性能的影响。含两种典型缺陷(含缺陷层两两丝束之间横向间隙、搭接量均为1mm)的固化后复合材料力学性能:(1)当横向间隙增大至1mm时,试件横向拉伸强度下降12.62%、弯曲强度下降17.82%、而对纵向拉伸强度、试件厚度及弹性模量影响不大。(2)当横向搭接增大至1mm时,试件横向拉伸强度强度上升23.65%、弯曲强度上升3.35%、厚度增加9.06%、而对纵向拉伸强度、弹性模量影响不大。