复合材料纤维铺放技术及其应用

碳纤维复合材料常用制作工艺主要有以下几种：1. 手糊成型工艺：在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。

手糊工艺适用于石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域，但其缺点是质地疏松、密度低，制品强度不高，而且主要依赖于人工，质量不稳定，生产效率很低。

2. 喷射成型工艺：属于手糊工艺低压成型中的一类，使用短切纤维和树脂经过喷枪混合后，压缩空气喷洒在模具上，达到预定厚度后，再手工用橡胶锟按压，然后固化成型。

喷射成型工艺用于制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层，改进了手糊成型，提高了工作效率。

3. 层压成型工艺：将逐层铺叠的预浸料放置于上下平板模之间加压加温固化，这种工艺可以直接继承木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流变性能，进行改进与完善。

层压成型工艺主要用来生产各种规格、不同用途的复合材料板材，具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定等特点，但是设备一次性投资大。

4. 缠绕成型工艺：将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品。

缠绕成型工艺特别适用于制作圆柱体和空心器皿。

5. 挤拉成型工艺：先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型。

这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件。

在制作碳纤维复合材料时，需要注意以下事项：1. 设计模具：根据产品设计要求，制作出具有相应形状和尺寸的模具，通常采用数控加工等技术。

2. 确定布料：根据设计要求，选择合适的碳纤维布料和树脂体系。

3. 预浸料制备：将碳纤维布料与树脂混合均匀，制备成预浸料。

4. 成型工艺：根据产品特点和设计要求，选择合适的成型工艺，如手糊成型、喷射成型、层压成型、缠绕成型或挤拉成型等。

5. 固化：将成型后的复合材料进行固化，通常采用热压罐固化、热风循环固化或红外线固化等方法。

6. 脱模：固化后的复合材料需要从模具中脱出，注意避免变形和损伤。

复合材料自动铺带技术应用及方案示例单位：中航工业哈尔滨飞机工业（集团）有限责任公司作者：徐福泉高大伟等发布时间：2009-12-10 10:27:17大飞机复合材料的应用国外大型军用、民用飞机中复合材料构件的比重迅速增加，波音787的复合材料构件已占结构重量的50%以上，A350复合材料构件将占结构重量的52%，俄罗斯开发中的MC21，复合材料用量也将占结构重量的40%～45%，A400M军用运输机上复合材料用量已达结构重量的35%。

国内ARJ21复合材料用量不多，大型结构件仅在方向舵上采用了复合材料。

大飞机正在研发过程中，考虑到当前和飞机生产出来后（至少7～8年后）的国际水平，参照国外的A380、波音787、A350、A400M、MC21等大型飞机，以及国内设计能力、试验能力、生产设备条件和工艺水平等，大飞机上复合材料构件占结构重量至少应不低于25%，达到舵面或机翼采用复合材料结构的水平。

而对舵面或机翼复合材料结构件的制造，当前最有优势的制造方法就是自动铺带技术。

自动铺带技术的发展所谓自动铺带技术，就是采用数控铺层设备，通过数字化、自动化的手段实现复合材料预浸布、带的连续自动切割和自动铺放。

主要工作过程为：将复合材料预浸料卷安装在铺放头中，预浸材料由一组滚轮导出，并由压紧滚轮或可随形机构压紧在工装或上一层已铺好的材料上，切割刀将材料按设定好的方向切断，能保证铺放的材料与工装的外形相一致。

铺放的同时，回料滚轮将背衬材料回收。

自动铺带作为典型的增料加工成型技术，其成型设备的制造技术涉及机电装备技术、CAD/ CAM软件技术和材料工艺技术等多个研究领域，可实现：（1）最大限度地利用单向预浸带（优于手工铺层采用的预浸布），并可减轻结构重量；（2）可更自由地设计铺层，发挥复合材料可设计性优势，在应力梯度和应力异常的区域选择性铺放补强，实现了整个结构的零剩余强度；（3）提高工作质量和铺放效率。

采用该技术，可提高复合材料裁片外形、纤维方向等几何参数的精确度和铺叠位置、方向、角度的准确性，从而避免了人为铺放产生的偏差，如产品出现缺陷的几率大、零件制造质量重复性差、质量分散性大，以及尺寸精度和铺放位置准确度不能满足大尺寸、高精度零件制造的要求等问题。

大型复合材料壁板先进制造技术及应用李林【摘要】The large and integrative composite panels can not only reduce the plane weight, but also improve the plane performance, simplify assembly. Because of layup complexity in the large-sized co-cured composite part, it is dif-ficult for traditional molding technology and quality is unstable. With the theory of design for manufacture, DFM, and ap-plying the advanced digital manufacture technique to the composite part , it is a good method for solving the large-sized composite panel manufacture.%大型整体化的复合材料壁板会起到较好的减重效果,明显提升飞机的整体效能,简化装配工艺.大尺寸共固化的复合材料制件铺层结构复杂,传统成型工艺难度大,质量稳定性差,组合元件形位尺寸有偏差.随着设计制造一体化(DFM)理念的出现,先进数字化制造技术在复合材料零件制造方面的应用很好地解决了大尺寸复合材料壁板类零件制造的难题.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】5页(P105-109)【关键词】设计制造一体化;自动铺带;加热预成型;激光定位组合【作者】李林【作者单位】航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司,沈阳 110850【正文语种】中文相较金属材料，复合材料有较好的比刚度、比强度、耐疲劳、抗冲击、耐腐蚀性能。

自动铺带技术在复合材料制造中的应用探索自动铺带技术是一种现代化的复合材料制造方法，通过利用机器人或自动化设备来将预浸料或干型纤维材料连续地铺放在模具上，进而实现复合材料的制造。

这种技术相比传统的手工铺带，具有更高的生产效率、更好的一致性和更高的品质控制。

本文将探讨自动铺带技术在复合材料制造中的应用，并分析其优势和潜在的挑战。

一、自动铺带技术的优势1.提高生产效率：自动铺带技术利用机器人或自动化设备代替人工操作，能够大幅提高生产效率。

在传统的手工铺带中，工人需要一遍遍地将铺带逐一放置，而自动铺带技术可以连续不断地进行铺带，大大减少了制造时间。

2.保证产品一致性：自动铺带技术能够精确地控制铺带的速度、压力和纤维摆放方向，保证每一块复合材料的质量一致性。

而手工操作容易受到工人技术水平和疲劳程度的影响，导致产品质量的波动。

3.提高产品质量：自动铺带技术可以实现更精确、更均匀地铺放纤维材料，避免了手工操作中可能出现的误差。

同时，自动铺带技术还能控制纤维材料的厚度和纤维摆放的角度，使得复合材料具有更好的力学性能和表面质量。

二、自动铺带技术在复合材料制造中的应用1.航空航天领域：复合材料在航空航天领域具有广泛的应用前景，而自动铺带技术可以大幅提高复合材料的制造效率和产品质量。

通过自动铺带技术，可以制造出轻质、高强度的航空航天结构件，满足航空航天工业对材料性能和质量控制的高要求。

2.汽车工业：自动铺带技术在汽车工业中有着广泛的应用。

通过在汽车零部件中使用复合材料，可以实现车身的轻量化，并提高汽车的燃油效率。

自动铺带技术可以大幅提高复合材料零部件的制造效率，满足汽车工业对大规模生产和高品质产品的需求。

3.建筑领域：自动铺带技术也可以应用于建筑领域的复合材料制造。

复合材料在建筑领域有着广泛的应用前景，可以用于制造建筑结构件、装饰材料等。

自动铺带技术可以提高建筑材料的生产效率，同时保证产品的一致性和质量，满足建筑行业对快速和高质量产品的需求。

复合材料的成型工艺与应用研究在当今的材料科学领域，复合材料以其优异的性能和广泛的应用受到了越来越多的关注。

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法组合而成的一种新型材料，其性能往往优于单一材料。

而复合材料的性能不仅取决于组成材料的性质，还与成型工艺密切相关。

本文将对复合材料的成型工艺及其应用进行深入探讨。

一、复合材料的成型工艺1、手糊成型工艺手糊成型是一种古老而简单的复合材料成型方法。

它是在模具上涂刷脱模剂，然后将增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）铺放在模具上，再用刷子或喷枪将树脂均匀地涂覆在增强材料上，使其浸润，最后通过固化得到复合材料制品。

手糊成型工艺的优点是设备简单、投资少、能生产大型制品；缺点是劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定。

2、喷射成型工艺喷射成型是将树脂和短切纤维通过喷枪同时喷射到模具上，然后压实、固化得到复合材料制品。

这种工艺可以提高生产效率，减少人工操作，但纤维含量相对较低，制品的力学性能不如手糊成型的制品。

3、模压成型工艺模压成型是将预浸料（树脂浸渍过的增强材料）放入模具中，在一定的温度和压力下固化成型。

模压成型工艺生产效率高、产品质量稳定、尺寸精度高，但模具成本较高，适合大批量生产。

4、缠绕成型工艺缠绕成型是将连续的纤维或带材通过缠绕机缠绕在芯模上，然后经过固化得到复合材料制品。

缠绕成型可以实现等强度设计，制品的强度高，但设备复杂，只适合生产圆柱形或球形等回转体制品。

5、拉挤成型工艺拉挤成型是将连续的纤维通过树脂浸渍槽，然后在牵引机的作用下通过加热模具固化成型。

拉挤成型工艺生产效率高、产品性能好，但只能生产截面形状不变的制品。

6、树脂传递模塑（RTM）成型工艺RTM 成型是将树脂注入闭合模具中，浸润预先放置在模具中的增强材料，然后固化成型。

RTM 成型工艺可以生产复杂形状的制品，纤维含量高，产品质量好，但模具设计和制造较为复杂。

二、复合材料的应用1、航空航天领域在航空航天领域，复合材料由于其轻质、高强、耐高温等性能，被广泛应用于飞机、卫星、火箭等飞行器的结构件中。

光纤智能复合材料纤维自动铺放制造工艺研究摘要：光纤智能复合材料之所以受到广泛关注，主要与它所能实现的实时在线监测功能有直接关系，主要是针对复合材料内部应力与微小损伤的监测。

可是当前制造光纤智能复合材料的手段多局限于手工制造，不仅效率低，效果一致性也很难得到保证。

面对现实情况和人们的应用需求，基于纤维铺放技术的光纤智能复合材料自动化制造工艺正在成为光纤智能复合材料制造的主要手段，将光纤的植入过程与纤维丝束铺放过程相结合，实现光纤智能复合材料的自动制造。

下面本文将对光纤智能复合材料纤维自动铺放制造工艺研究。

关键词：光纤；智能复合材料；纤维自动铺放技术；制造工艺研究一、实验设备与材料首先要指出的是，本文所论述的光纤智能复合材料制造，是在结合纤维铺放系统使用的情况下来实现连续性制造的。

纤维铺放系统的正常运行与相应功能发挥，是靠机器人式纤维铺放机去实现的，在16束7 mm宽纤维窄带（最大工作量）的同作用下，纤维铺放机可在平均每分钟内完成30m铺放操作（最快速度），相比手工这样的铺放速度已经非常快了，并且质量也能够得到很好保证。

在整个操作过程中，“系统”首先会进行碳纤维预浸带的铺放，当铺放到合理厚度时（即光纤植入需要的厚度），绕在光纤缠绕卷中的光纤便会借助两个输圆柱形送辊相互反方向运转时所产生的摩擦力作用下完成向前运动操作，然后在铺放压辊的压紧力作用下，以及红外灯的加热作用下，被植入到预定位置。

在光纤被传输的过程中，“张力”大小是个很重要的因素，从张力调节控制装置构成与内部结构上看，传感器在里面发挥了很大的作用，张力控制器将张力传感器采集到的信号转换为控制信号，从而调节光纤缠绕卷输送电机相应的转速而达到张力控制的目的。

但需要注意的是，光纤在实际传送过程中很容易会因曲率弯曲较大而出现破损，为了解决这个问题，我们还是需要从张力调节控制装置构成与内部结构设计上去寻找办法，当前较为有效的一种处理方法是，增加张力传感器与其两侧导向轮之间的距离，这样会使光纤得到较大的平滑过渡，增大光纤的弯曲半径。

纤维束自动铺放工艺
纤维束自动铺放工艺是一种用于制造复合材料构件的工艺，通过自动化系统将纤维束按照设计要求铺放在模具内部，然后固化成所需形状的工艺。

该工艺主要包括以下几个步骤：
1. 纤维预处理：将纤维束进行预处理，如去除杂质、整理纤维的走向等操作，以便更好地进行铺放。

2. 模具准备：根据设计要求，准备好所需形状的模具，并做好模具表面的处理，以确保纤维能够平稳地铺放在模具内。

3. 自动铺放：利用自动化系统，根据设计要求将纤维束自动地铺放在模具内。

自动化系统可以根据设计图纸或程序来控制铺放的路径和方式，以确保纤维束的均匀分布和准确位置。

4. 粘结剂喷涂：在纤维束铺放完成后，可以通过喷涂粘结剂来增加纤维束之间的粘结强度，以便更好地固化成所需形状。

5. 固化处理：铺放完成后，将模具置于固化设备中，进行热固化或其他固化处理，使纤维束能够固化成所需形状，并具有足够的强度。

纤维束自动铺放工艺可以提高生产效率，减少人工操作对于产品质量的影响，同时也降低了劳动强度。

它广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域的复合材料构件制造中。

纤维束自动铺放工艺纤维束自动铺放工艺是一种先进的制造技术，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。

其核心原理是通过自动化设备将纤维材料按照预定的规格和形状进行铺放，从而实现高效、精确的制造过程。

纤维束自动铺放工艺的主要步骤包括纤维材料的准备、设备调试和工艺参数的设定、自动铺放过程以及质量检验等。

首先，需要准备好纤维材料，通常采用的是碳纤维、玻璃纤维或者复合材料等。

这些纤维材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等优良性能，适用于各种工程应用。

其次，需要对设备进行调试和工艺参数的设定，确保设备能够准确地铺放纤维束。

调试过程中需要注意设备的稳定性、铺放速度和纤维材料的张力等因素，以保证铺放效果的稳定和质量的可控性。

在自动铺放过程中，设备会按照预定的路径和角度进行铺放操作。

铺放路径可以根据产品的形状和要求进行调整，以满足不同产品的需求。

设备会根据预设的程序进行纤维束的铺放，通过控制铺放头的运动轨迹和速度，实现纤维束的精确定位和铺放。

同时，设备会根据预设的张力参数，控制纤维材料的张力，以保证铺放过程中纤维束的紧密度和均匀性。

纤维束自动铺放工艺的优势主要体现在以下几个方面。

首先，自动铺放工艺可以大幅提高生产效率。

相比传统的手工铺放工艺，自动铺放工艺具有更高的铺放速度和更高的一次性成功率，可以减少人工操作的时间和成本。

其次，自动铺放工艺可以提高产品的质量稳定性。

自动化设备能够精确控制纤维束的铺放路径和张力，保证产品的尺寸和形状的一致性。

再次，自动铺放工艺能够提高生产环境的安全性。

相比手工操作，自动化设备可以减少操作人员的接触风险，保障生产环境的安全。

然而，纤维束自动铺放工艺也存在一些挑战和改进的空间。

首先，设备的自动化程度和控制精度需要不断提高，以满足不同产品的需求。

其次，纤维材料的性能和质量对铺放效果有很大影响，需要进一步研究和改进纤维材料的制备和处理技术。

此外，自动铺放工艺的应用范围还有待拓展，例如在复杂曲面和异形产品的制造中的应用。

定制纤维铺放技术（TFP）的应用TFP原作者:玻璃钢联盟添加时间:2010-12-13 原文发表:2010-12-13 人气:59 来源：1.TFP技术在二维纤维增强预成型件制备中的应用时下市场上可见的纤维增强纺织品丰富多样，如方格布，编织布，针织布，它们是由不同工艺制成的。

而应用于先进复合材料部件的增强纤维须应遵循如下排列原则：- 经拉伸的（无波和无扭曲）；- 与应力场相一致；- 受到均衡的应力（组件的局部厚度应与局部所需的荷载相一致）。

传统的增强材料半成品有时可以遵守这些要求，但如果组件的形状较复杂、或者负载的路径复杂难寻时，那么对于这样的制件其纤维的走向是在经济角度上不可行的。

图3：TFP预成型件的制备原则。

这就是为什么德雷斯顿高分子研究所（Institute of Polymer Research Dresden）要研究开发一种定制化的纤维铺放技术（TFP-- Tailored-Fibre-Placement-Technology）。

该技术能有效地将压力和应力的计算的结果转移到制造纤维增强结构的过程中，是一种基于传统刺绣工艺过程的创新性技术。

通过采用CAD技术，所需的纤维排列路径就可以呈现到软件上，再输入到电脑刺绣机中，操作人员仔细确保增强纤维（如粗纱）与基础材料是否缝合在一起即可（图3）。

下面我们对比TFP技术和传统纺织技术的异同：- 在传统手糊工艺过程中的纤维铺放角度是灵活多变的，从0 °到360 °之间不等；- TFP技术允许在同一区域重复铺放纤维，这使得纤维预成型件的厚度变化更为灵活，更加适合复合材料组件的制备；- TFP技术将纤维取向按照所需的铺放模式转换，需要的开发时间和成本较小；- TFP技术生产过程允许近净形生产，从而确保低废物率和最大限度挖掘纤维的特性；- TFP技术可加工的增强纤维的品种更加丰富，如自然纤维，玻璃纤维，芳纶，碳纤维（高强度，高模量）和陶瓷纤维。

综 述复合材料纤维铺放技术及其应用李勇　肖军(南京航空航天大学材料科学与技术学院,210016)摘　要　本文介绍了复合材料纤维铺放技术的特征和优点,综述其发展历史和世界先进国家在航空航天及其他领域的应用情况,并对我国开展纤维铺放技术研究进行了展望。

关键词　复合材料,纤维铺放技术The T echnology and Application of Fiber PlacementLi Y ong　X iao Jun(Institute of Material Science and T echnology,NUAA,Nanjing210016,China) ABSTRACT　The characteristics and the advantages of fiber placement are briefly introduced in this paper.The history of fiber placement and its application on aeronautics and astronautics and other areas in developed countries are discussed,and finally this paper forecasts its future research in our country.KEY WORDS　composites,fiber placement1　引　言“低成本、高性能”是目前复合材料技术的主要发展方向,“买得起”的适用材料倍受重视,如美国第四代战斗机F—22、JSF采用的复合材料仍以传统材料体系为主;尤其是在已有主要材料体系基础上开发先进的低成本制造技术是当今全球复合材料界的共识。

近年来各种低成本制造技术应运而生,如缝编-RT M技术、RFI技术、低成本模具技术、低温低压固化技术、光固化技术、电子束固化技术、新型缠绕技术、纤维铺放技术等得到迅速发展和应用。

新型复合材料在飞行器制造中的应用研究在现代航空航天领域，飞行器的性能和质量要求不断提高，新型复合材料因其出色的性能特点，在飞行器制造中扮演着日益重要的角色。

这些材料不仅能够减轻飞行器的重量，提高燃油效率，还能增强结构强度和耐久性，为飞行器的设计和制造带来了全新的可能性。

一、新型复合材料的种类及特点1、碳纤维增强复合材料（CFRP）碳纤维增强复合材料是由碳纤维与树脂基体复合而成。

碳纤维具有高强度、高模量的特点，而树脂基体则提供了良好的韧性和耐腐蚀性。

CFRP 的比强度和比模量远高于传统金属材料，使其在减轻飞行器结构重量方面表现出色。

同时，它还具有良好的抗疲劳性能和抗腐蚀性能，能够延长飞行器的使用寿命。

2、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）玻璃纤维增强复合材料由玻璃纤维和树脂基体组成。

虽然其性能不如碳纤维增强复合材料，但具有成本较低、加工性能好等优点。

在一些对性能要求不是特别高的飞行器部件中，如非承力结构件、内饰件等，GFRP 得到了广泛应用。

3、芳纶纤维增强复合材料（AFRP）芳纶纤维具有优异的抗冲击性能和耐高温性能，与树脂基体复合后形成的 AFRP 在防弹、抗冲击防护等方面具有独特的优势。

在飞行器制造中，AFRP 常用于制造飞机的舱门、机翼前缘等部位，以提高飞行器的抗冲击能力和安全性。

4、陶瓷基复合材料（CMC）陶瓷基复合材料具有耐高温、高强度、抗氧化等优异性能，适用于飞行器的高温部件，如发动机热端部件、燃烧室等。

CMC 能够承受高温燃气的冲刷和腐蚀，提高发动机的工作效率和可靠性。

二、新型复合材料在飞行器结构中的应用1、机翼和机身结构新型复合材料在机翼和机身结构中的应用可以显著减轻重量，提高结构效率。

例如，波音 787 客机的机身结构大量采用了 CFRP，其重量比传统铝合金机身减轻了 20%左右，大大降低了燃油消耗。

同时，复合材料的可设计性使得机翼和机身的气动外形能够得到更精确的优化，提高了飞行器的飞行性能。

干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的研究进展
彭公秋;白钰;钟翔屿;张连旺;包建文;曹正华
【期刊名称】《复合材料科学与工程》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】干纤维自动铺放液体成型复合材料技术是将自动铺放技术和液态成型技术结合,可同时实现先进复合材料的高韧化、自动化和低成本化,是复合材料扩大应用的重点发展方向之一。

首先介绍了干纤维自动铺放液体成型复合材料技术的起源,然后分析了国外成熟的干纤维自动铺放材料的组成、性能和制备方法,归纳总结了国外干纤维自动铺放液体成型复合材料构件验证和应用情况,最后简单介绍了国内干纤维自动铺放液体成型复合材料技术现状,以期推动国内干纤维自动铺放液体成型技术的发展和应用。

【总页数】8页(P113-120)
【作者】彭公秋;白钰;钟翔屿;张连旺;包建文;曹正华
【作者单位】中国航空制造技术研究院复合材料技术中心;中航复合材料有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.干纤维铺放真空辅助成型复合材料的性能
2.基于自动铺放技术的热塑性复合材料原位固化成型研究进展:热传导行为及层间性能
3.基于树脂基复合材料自动铺丝成
型的铺放压力控制技术研究4.碳纤维复合材料结构件自动铺放技术与装备研究进展
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复合材料自动铺丝技术研究进展The Research Progress of Automated Fiber Placement Technology for Composites摘要：复合材料自动铺丝技术是在航空航天工业发展起来的一种“低成本，高性能”的先进复合材料自动化制造技术。

自动铺丝技术在降低复合材料构件制造成本，提高生产效率和构件性能等方面具有极大的潜力，得到工业发达国家的高度重视。

本文对自动铺丝的原理、特点、CAD/CAM核心技术以及自动铺丝技术的国内外发展历程与应用进行了全面的介绍，最后展望了自动铺丝的发展前景。

关键词：复合材料，自动铺丝，CAD/CAMAbstract：Automated Fiber Placement is a sort of automated manufacture technology which was raised first at the field of aeronautics and astronautics, and through it, thelow-cost and high-quality advanced composite material can be produced. Automated Fiber Placement has great potential in reducing manufacturing costs, improving efficiency and function, gaining much attention of industrial development countries. In this paper, the principle and characteristic of Automated Fiber Placement, the core technology of CAD/CAM, the domestic and foreign development process and application of Automated Fiber Placement is fully discussed. Finally, the development outlook of Automated Fiber Placement is prospected.Key words: composite materials, Automated Fiber Placement, CAD/CAM1.引言复合材料是指由两种或两种以上具有不同物理、化学性质的材料，以微观、介观或宏观等不同的结构尺度与层次，经过复杂的空间组合而形成的一种多相固体材料[1]。

热塑性复合材料纤维铺放工艺的研究进展韩振宇;李玥华;富宏亚;邵忠喜【摘要】热塑性复合材料由于其良好的可焊接性、可循环利用性、抗化学腐蚀性,特别是短时间内就可加工成型等特点,在未来航空航天构件制造领域有着广阔的应用前景.纤维铺放过程中涉及一系列的物理现象,涵盖传热学、热力学、结晶动力学,牛顿流体力学等学科及这些学科的交叉领域.本文以上述学科的相关知识为理论依据,对纤维铺放工艺中的加热工艺,冷却工艺,铺层间强度,纤维铺放压力和残余热应力五方面内容,通过分析其理论模型的建立和求解方法,介绍和讨论了纤维铺放过程中与最终产品质量相关的基体材料结晶度、铺层间紧密接触程度、铺层间熔合度等关键问题及其中涉及的铺放温度、铺放速率、铺放压力等主要工艺参数.同时,本文还总结了国外的研究成果和研究进展,指出其中存在的一些问题,并对今后纤维铺放工艺的研究方向进行了展望.%The thermoplastic composites, which are known for their weldability, recyclability, chemical resistance, and rapid forming, will become common engineering materials in aerospace industry. There are some physical phenomena during fiber placement process, which involves some fields and cross-fields, such as heat transfer, thermomechanics, crystallization kinetics, Newtonian fluid mechanics and so on. Based on above theories, this article analyses theoretical models of heating process, cooling process, interlaminar bond strength, fiber placement compaction load and thermal residual stress, and discusses the influence factors of final products performance, such as matrix material crys-tallinity, the degree of inter laminar intimate contact, the degree of interlaminar diffusion and so on. The research achievements and researchprocess are summarized and analyzed in this paper, and some problems which still existed and need to be resolved are discussed. The future development trend of fiber placement is also predicted.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】6页(P91-96)【关键词】热塑性复合材料;纤维铺放;加热工艺;冷却工艺;铺层间强度;残余热应力【作者】韩振宇;李玥华;富宏亚;邵忠喜【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TH162现代复合材料的发展距今已近70年，在这些年中，其发展始终以解决采用传统材料所不能实现的工程技术难题为目标。

纤维增强复合材料引言。

纤维增强复合材料是一种由纤维和基体组成的材料，具有高强度、高刚度和轻质的特点。

它在航空航天、汽车制造、建筑和体育器材等领域具有广泛的应用。

本文将介绍纤维增强复合材料的基本原理、制备工艺和应用领域。

一、纤维增强复合材料的基本原理。

纤维增强复合材料是由纤维和基体两部分组成的。

纤维通常是玻璃纤维、碳纤维或者有机纤维，它们具有高强度和高模量的特点。

基体通常是树脂或者金属，用来固定纤维并传递载荷。

纤维增强复合材料通过将纤维和基体结合在一起，使得材料具有比单一材料更好的性能。

纤维增强复合材料的性能取决于纤维的类型、纤维的含量、纤维的取向以及基体的性质。

二、纤维增强复合材料的制备工艺。

纤维增强复合材料的制备工艺通常包括纤维预处理、预浸料制备、层压成型和固化等步骤。

首先，纤维需要进行预处理，包括去除油污、表面处理和干燥等。

然后，将预处理好的纤维与树脂混合，形成预浸料。

接下来，将预浸料铺放在模具中，按照设计要求进行层压成型。

最后，通过加热或者化学固化的方式，使得基体固化，纤维与基体结合成型。

纤维增强复合材料的制备工艺对最终产品的性能具有重要影响，因此需要严格控制每一个步骤。

三、纤维增强复合材料的应用领域。

纤维增强复合材料具有优异的性能，因此在许多领域得到广泛的应用。

在航空航天领域，纤维增强复合材料被用于制造飞机机身、翼面和动力装置等部件，以降低飞机的重量和提高飞行性能。

在汽车制造领域，纤维增强复合材料被用于制造车身和零部件，以提高汽车的安全性和燃油经济性。

在建筑领域，纤维增强复合材料被用于制造桥梁、楼梯和装饰材料，以提高建筑结构的强度和美观度。

此外，纤维增强复合材料还被广泛应用于体育器材、船舶制造、风力发电等领域。

结论。

纤维增强复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。

随着材料科学和制造技术的不断进步，纤维增强复合材料将在更多领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。

希望本文能够对读者对纤维增强复合材料有更深入的了解，并为相关领域的研究和应用提供参考。

基于形态学的自动铺丝纤维铺放准确性检测在当今这个科技飞速发展的时代，自动化技术已如雨后春笋般涌现，尤其是在制造业领域。

自动铺丝纤维铺放技术，作为复合材料制造过程中的一颗璀璨明珠，正以其高效率和精准度重塑着航空航天、汽车等多个行业的生产面貌。

然而，正如一枚硬币有两面，这项技术的精确性检测也成为了一道亟待解决的难题。

今天，我们就来探讨一下如何利用形态学的原理，对自动铺丝纤维铺放的准确性进行检测。

首先，让我们将自动铺丝纤维铺放的过程比作是画家在画布上作画。

每一根纤维都是画家手中的一笔，而整个铺放过程则是一幅逐渐成形的画作。

在这个过程中，即使是最微小的误差也可能使最终的作品与预期大相径庭。

因此，确保每一笔都准确无误地落在应有的位置上，对于保证整幅画作的质量至关重要。

目前，基于形态学的检测方法就像是给这幅画作安装了一个高精度的放大镜。

通过捕捉纤维铺放后的形态特征，并与预设的标准模板进行对比，我们可以发现哪怕是最细微的偏差。

这种方法的核心在于其能够识别出纤维之间的相对位置关系，以及它们所构成的整体图案是否与设计图纸完全一致。

然而，这种方法并非没有挑战。

就像在狂风暴雨中寻找一只迷失方向的小船，要在这样的复杂环境下准确地捕捉到每一个细节，需要极其精细的操作和高度的专注。

此外，由于复合材料本身的多样性和复杂性，每一次的铺放都可能带来新的挑战。

那么，我们应该如何提升这种检测方法的准确性呢？答案可能就在于结合更多的高科技手段。

例如，利用机器学习算法来预测和识别潜在的错误模式，或者开发更为先进的图像处理技术来提高检测的分辨率和速度。

这些努力就像是为我们的放大镜增加了更强大的功能，使其能够在更加复杂多变的环境中发挥作用。

综上所述，基于形态学的自动铺丝纤维铺放准确性检测是一项充满挑战但又极具前景的技术。

它不仅需要我们不断地创新和改进检测手段，更需要我们深入理解复合材料的特性和制造过程。

随着技术的不断进步，相信在不久的将来，我们将能够实现更加高效、准确的自动铺丝纤维铺放过程，为各行各业带来更多的创新和价值。