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多层复合管道激光辅助缠绕工艺的温度分析
摘要： 纤维增强聚合物复合材料的管状结构被广泛应用于石油天然气行业的立管和汽车领域的氢气压力容器等场景。激光辅助带材缠绕工艺为热塑性复合材料制造这类结构提供了一种自动化且高效的解决方案。然而为确?？煽康母咧柿抗ひ招Ч?，必须理解并考虑控制连续缠绕层间固结的层压板内部温度分布以进行工艺设计。在实验装置中，研究人员在采用纯热塑性衬管缠绕五层结构的管道样品制备过程中，沿周向多个点位将热电偶嵌入层间，从而获取不同横向位置的贯穿厚度方向温度分布。除热电偶记录的温度数据外，还在带材缠绕头上安装了聚焦激光加热区域的固定式红外热像仪。通过对比两种来源的温度数据点，评估贯穿厚度温度分布如何反映表面温度输入。此外，将实验测定的温度分布与数值工艺模型结果进行比对，就多变量工艺的建模与控制得出结论。
关键词： 复合材料、温度测量、纤维增强塑料、加工、激光辅助带缠绕
更新于2025-09-16 10:30:52
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连续激光辅助相邻环向缠绕IV型压力容器过程中的温度变化：一项实验分析
摘要： 激光辅助带缠绕是一种自动化工艺，通过将纤维带缠绕在芯?；虺墓苌仙茏椿蚶喙茏戳宋銮烤酆衔锔春喜牧?。在预加热基材上叠加额外层片以及材料和工艺参数的变化会导致纤维增强热塑性带材的粘结温度产生波动，要实现可靠制造必须充分理解和描述这种温度变化。为量化这一关键粘结温度的波动，我们对IV型压力容器的相邻环向缠绕过程进行了全面温度分析。共制造五个储罐，在HDPE衬管上铺设三层玻璃/HDPE带材，测量了带材与基材温度、滚轮压力及带材进给速度，首次表征了每道次温度的变异系数。统计分析显示：基材温度变异系数约为4.8-8.8%，高于带材温度变异系数（2.1-7.8%）；第三道次的基材温度变异系数较第二道次有所降低，主要归因于沉积带材间隙/重叠行为的改变。傅里叶分析与热成像检测证实，不圆度和偏心等几何缺陷会直接影响温度波动。除温度反馈控制外，采用基于深度学习的实时目标检测技术可抑制异常温度波动，获得更可靠的热历程。
关键词： 实验分析、激光辅助带缠绕、热塑性复合材料、变异系数
更新于2025-09-12 10:27:22