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本书主要从复合材料预制体三维成形技术国内外现状及发展趋势、复合材料预制体数字化三维织造成形原理、复合材料预制体数字化三维织造成形工艺、复合材料三维织造参数影响规律研究、复合材料预制体数字化三维织造自动成形装备及典型应用案例方面进行了系统论述，总结了复合材料预制体柔性导向三维织造成形技术及装备的*新应用基础研究成果，推动复合材料预制体三维织造技术向大型化、数字化、自动化方向发展。

目录

序1

序2

前言

第1章  引言···1 

1.1复合材料应用现状 ···1 

1.2 复合材料织造成形工艺及装备 ····1 

1.2.1  

三维机织方法 ···2 

1.2.2 三维编织方法 ····6 

1.2.3缝合方法 ···9 

1.2.4  针刺成形、轴棒法和径棒法 · 12 

1.2.5  柔性导向三维织造成形方法 ·· 17 

1.3 复合材料织造成形发展趋势 ··· 17

第2章  复合材料预制体数字化三维织造成形原理 ····20 

2.1 复合材料柔性导向三维织造成形方法及原理·· 20 

2.2 复合材料结构件三维织造建模 ·· 21 

2.2.1 直线型三维织造方法建模研究 ·· 22 

2.2.2  曲线型三维织造方法建模研究··· 30 

2.2.3  直曲型三维织造方法建模研究  42 

2.2.4  不同织造方法成形的预制体纤维体积分数试验对比  51 

2.3 复合材料结构件三维织造尺寸精度控制 ··· 56 

2.3.1 正三角形点阵布局形状逼近误差分析 56 

2.3.2 正四边形点阵布局形状逼近误差分析····· 58 

2.3.3 正六边形点阵布局形状逼近误差分析·· 62 

2.3.4 不同点阵布局形状逼近误差对比分析··· 69 

2.4 复合材料三维织造防变形原理及方法 · 69 

2.4.1 复合材料三维织造结构变形问题机理分析  70 

2.4.2  导向套受纤维张紧力作用下变形问题建模研究70 

2.4.3  导向套与织造纤维一体化约束控形转移方法72 

2.5 本章小结······· 74 

第 3章  复合材料预制体数字化三维织造成形工艺 76 

3.1 数字化导向模板 ··· 76 

3.2 纤维织造路径规划算法 ······ 77 

3.2.1  简单截面的纤维织造路径规划 · 80 

3.2.2  复杂截面的纤维织造路径规划 ··· 81 

3.3 三维多针织造成形工艺 ··· 85 

3.3.1  同步放纱方法 ···· 87 

3.3.2  张紧力施加方法 · 87 

3.3.3  多执行系统协同工艺研究 ·· 89 

3.3.4  预制体轮廓锁紧方法  91 

3.4 纤维层间压实技术研究 · 92 

3.4.1  碳纤维预制体压实试验原理和试验结果分析   93 

3.4.2  纤维压实模型 ··· 100 

3.4.3  压实回弹分析 106 

3.5 本章小结··· 107

第 4章  复合材料三维织造参数影响规律研究 · 109 

4.1 导向模板与纤维铺缠方式对纤维体积分数的影响规律 109 

4.2 导向模板与纤维铺缠方式对复合材料力学性能影响计算分析 112 

4.3 导向模板与纤维铺缠方式对复合材料力学性能影响试验分析 116 

4.3.1  对复合材料拉伸性能影响规律试验研究 ··116 

4.3.2  对复合材料冲击性能影响规律试验研究 117 

4.3.3  对复合材料层间剪切性能影响试验研究  120 

4.3.4  对复合材料压缩性能影响试验研究 ·· 124 

4.4 导向套结构对复合材料力学性能影响分析····· 128 

4.5 本章小结··············· 133

第 5章  复合材料预制体数字化三维织造自动成形装备  134 

5.1 数字化柔性导向单针织造成形系统与装备  134 

5.1.1  成形机本体结构设计及优化135 

5.1.2  柔性导向三维织造运动系统结构设计及优化· 136 

5.1.3  送丝系统设计开发   138 

5.1.4  三维织造成形设备控制系统及软件开发 ·· 142 

5.1.5  数字化单针织造成形装备 ·· 144 

5.2 数字化柔性导向多针织造成形系统与装备 145 

5.2.1  多针织造成形机系统组成 ·· 145 

5.2.2  纤维层致密化压实系统 ····146 

5.2.3  多针夹持导向织造系统 ···147 

5.2.4  控制系统设计  148 

5.2.5  数字化多针织造成形装备 ··150 

5.3 本章小结·······151

第6章  复合材料预制体数字化三维织造成形典型案例 153 

6.1 基础结构件试制··············153 

6.1.1  方形典型件试制  153 

6.1.2  三角形典型件试制  154 

6.2 数控机床 Z梁试制   155 

6.3 叶轮试制·······158 

6.4 工字形样件试制··160 

6.5 喉衬预制体试制·····164 

6.6 本章小结   167

参考文献 ···168 

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国家科学技术学术著作出版基金资助出版，从事复合材料研究的资料。

前言

前言复合材料具有轻质、高强度、抗疲劳、可设计性好等优点，在航空、航天等重要领域的应用越来越广泛，其制造水平是衡量一个国家科技实力的重要标志之一。我国现有复合材料预制体三维成形工艺与设备，存在成形周期长、用工密集、劳动强度大、自动化程度低、成形质量可控性差等问题，已成为我国大型、复杂复合材料构件制造的技术瓶颈。为了满足复合材料预制体尺寸大型化、结构复杂化、高纤维体积分数以及织造过程自动化的技术需求，作者发明了一种复合材料预制体柔性导向数字化三维织造成形方法。本书从复合材料预制体三维织造成形原理、成形工艺到成形装备进行了系统的应用基础研究，取得了成形方法、导向结构以及织造装备三个方面的创新。提出了基于数字化导向模板的三维复合材料预制体降维织造方法以及直线型、曲线型、直曲型三种纤维铺缠方式，发明了三角形、四边形、六边形数字化导向模板，开发了复合材料预制体柔性导向三维织造成形工艺，研制出复合材料柔性导向三维织造成形设备，可实现大型复杂复合材料预制体数字化、自动化织造成形。本书以国家自然科学基金重点项目、 04重大专项等国家科研计划项目的研究成果及作者培养的硕博士研究生的学术成果为主要内容，从复合材料预制体三维成形技术国内外现状及发展趋势、复合材料预制体数字化三维织造成形原理、成形工艺及成形装备等方面进行了系统论述，总结了复合材料预制体柔性导向三维织造成形技术及装备等方面的应用基础研究成果，为复合材料预制体三维织造技术提供了理论方法、工艺技术及系统装备等方面的参考借鉴。本书由单忠德、刘丰合著。在本书撰写过程中，得到了战丽、吴晓川、张群、杜伟肖、乔娟娟、陈海波、秦绍衍、王争、师有玲、康怀镕、李志坤、陈瑞、刘云志、李平礼等的帮助，对上述同志表示衷心的感谢！本书适合从事先进复合材料成形技术与装备研究的工程技术人员、高等院校相关专业师生以及科研院所、企业的研究人员教学科研与学习参考。由于时间仓促和水平有限，书中内容不当之处敬请读者批评和指正。单忠德 刘 丰