缠绕成型实验报告

复合材料工艺与设备

实验报告

专业：___复合材料_

姓名：_ __郑勇斌__ _

学号：__4203090107_

中南大学航空航天学院

________纤维缠绕成型______实验报告

姓名：郑勇斌学号：4203090107 成绩：_________ 指导老师：岳建岭实验名称：纤维缠绕成型

一、实验目的

了解计算机控制纤维缠绕设备的基本构成，缠绕成型工艺过程以及缠绕线型的设计。

二、实验原理

根据芯模尺寸设计最佳缠绕线型时需同时满足两个条件：

1）几何条件：使纤维能够均匀地布满整个芯模表面；

2）位置稳定条件：缠绕在芯模表面的纤维位置稳定而不产生划线；

三、本实验所需主要设备

3轴计算机控制纤维缠绕机

四、实验内容

1.结合实验室的三轴计算机控制纤维缠绕机，演示树脂基复合材料纤维缠绕

成型工艺的基本流程和相关注意事项，并介绍设备的工作原理；

2.针对具体尺寸的芯模，如何设计合理的纤维缠绕线型，从而既能满足缠绕

纤维能够均匀地布满芯模表面的几何条件，又能满足缠绕纤维不产生划线

的位置稳定条件；

五、报告要求

1、简要说明复合材料纤维缠绕成型工艺流程。

答：先根据纤维束或纱片带宽及芯模形状确定缠绕类型及缠绕参数，再按

缠绕程序进行缠绕。缠绕程序主要过程：纤维束或纱片浸胶（沉浸式或表

面带胶式），张力控制，缠绕成型，固化（加热固化或常温固化），脱模，打磨喷漆，成品。

2、简要介绍一下螺旋缠绕、环向缠绕和平面缠绕的特点。

答：螺旋缠绕：芯模绕自轴匀速转动，导丝头按特定速度沿芯模轴线方向

往复运动。纤维缠绕不仅在圆筒段进行，也在封头上进行。纤维缠绕轨迹

由圆筒段的螺旋线和封头上与极孔相切的空间曲线组成。每条纱片都对应

极孔周围上的一个切点。缠绕方向相同的邻近纱片之间相接而不相交，不

同方向的纱片则相交。

环向缠绕：芯模绕自轴匀速转动，导丝头在筒身区间作平行于轴线方向运

动。芯模转一周，导丝头移动一个纱片宽度，如此循环，直至纱片均匀布

满芯模筒身段表面为止。缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头。缠绕角必须大于70°。

平面缠绕：导丝头在固定平面内作运算圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转。导丝头转一周，芯模转动一个微小角度，即在芯模表面近似为一个纱片宽度。纱片依次连续缠绕到芯模上，各纱片与极孔相切，相互间紧挨着而不相交。纱片与芯模轴线间成0°~ 25°交角，纤维缠绕轨迹近似为一个平面但圆封闭曲线。

3、如何根据特定尺寸的芯模对纤维缠绕的线型进行设计？

答：1、芯模转角计算

式中：α0：缠绕角 ；l ：筒身段长度；D ：筒身直径；h ：极孔到封头与

筒身交接处的距离；R ：测地线与子午线交点处平行圆半径；r 0：封头极孔圆半径

2、线型的确定

选用线型表中与计算的相近的线型值。然后调整几何尺寸或者改变缠绕角。

（1）容器允许改变圆筒段长度l ，α0可不变，调整后的筒身段长度

γθθγ)]

'(['0--=t l l

t 'θ：以原子l 技术的测地线缠绕单程线芯模转角；0θ：满足均匀布满条件的芯模转角，由线型表查得；γ：以原长l 技术 ，完成筒身段缠绕的芯模转角

（2）容器尺寸不许变，调缠绕角。用试算法计算求的改变的缠绕角 )sin 90(2360001000R r htg D ltg t -++=-απαθ

（3）运行改变极孔直接，根据下面公式用试算法求的合适的极孔直径及缠绕角

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-++==-)sin 90(2360sin 00100000R r htg D ltg R r t απαθα

)tan sin 90(4360tan 220010'

'

R r h D l t

n -+︒⨯+︒⨯==-απαθθ