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碳纤维缠绕聚合物基复合材料因为具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐核辐射等优异性能,为聚合物基复合材料拓宽了应用领域,具有广阔的发展前景。 纤维缠绕成型技术是聚合物基复合材料成型的一种重要的工艺技术。在纤维缠绕工艺过程中,选择合适的原材料对于纤维缠绕制备的性能有着很大的影响,但是合适的工艺参数及过程也是必不可少的。尤其是张力制度和含胶量,它们是缠绕制品的两个重要的工艺参数,缠绕张力的大小以及含胶量的多少,直接影响到制品的各方面的力学性能。因此本文以NOL环试件为试验研究对象,重点分析讨论了含胶量和张力制度对CFWRP的力学性能的影响,并对此进行预测和寻优计算,找出最优强度以及所对应的张力和含胶量。 本实验以湿法缠绕制备 NOL环试件,首先在原材料的选择方面以两种环氧树脂配方为参照,通过缠绕2组张力和含胶量相同的试件并通过测得各方面性能的好坏来选取性能优异的一组树脂配方实验为原材料。随后分别以T-700碳纤维和高强度玻璃纤维为增强材料的制备 NOL环试件。在碳纤维缠绕张力制度和含胶量的控制过程中,通过电子张力器来控制缠绕张力分别为1.0kg、1.5kg、2.0kg以及2.0~1.0kg递减张力四组试样和3组张力相同但含胶量分别为15%、23%、30%的试样,由于为了和碳纤维缠绕作对比,又以玻璃纤维为原材料缠绕6组不同的张力的试样,最后把所有的试样在液压拉伸机上进行强度的测试,得到各组张力及含胶量对应的拉伸强度。 在对实验得到的所有数据进行初步的分析和讨论,本文有别于传统的优化方法,选用人工神经网络和遗传算法相互结合,首先通过 BP人工神经网络和Matlab6.5对所有的样本进行训练和测试,建立张力制度及含胶量与拉伸强度之间的三个模型,最后采用遗传算法并利用以建立的模型对NOL环制品的拉伸强度进行寻优编程及计算,得到拉伸强度随含胶量及张力变化的拟合曲线和最优化强度及对应的张力和含胶量的值。