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纤维缠绕制品封头段厚度计算方法及在位测量系统研究

陈劭睿  
【摘要】:纤维缠绕技术是一种新型的成型技术,制品材料多采用复合材料,正因为纤维缠绕复合材料压力容器有安全系数高、具有安全的失效模式、质量轻、耐腐蚀抗疲劳性好、承压高等优点,这种新兴的成型技术在航空航天领域已经得到了非常广泛的应用。本文研究的椭球型压力容器缠绕层厚度的计算模型为其前期的设计提供了重要的参考依据,而椭球型压力容器测量系统是针对这种复合材料制品开发的一种测量椭球型压力容器缠绕层厚度的在位测量系统,这种在位测量系统精度高、使用方便、成本低廉,便于广泛应用于纤维缠绕加工过程中。因此对椭球型压力容器缠绕层厚度的研究和在位测量系统的开发其理论意义和使用价值非常重要。研究了椭球型压力容器封头段的厚度计算模型,得到了对于回转体压力容器缠绕层厚度的计算方案,又通过纤维缠绕原理和微分几何建立了椭球型压力容器封头段厚度的理论计算模型,最后对计算模型中的带宽量进行了修正使厚度的计算模型更加精确。开发了椭球型压力容器在位测量系统。通过研究其测量原理提出了待测点的选取方案,通过VC++编写了测量点的生成程序,在西门子840D数控系统中编写了控制测头运动的宏程序,在上位机中通过MATLAB编写了测量数据的处理程序,实现了椭球型压力容器缠绕层厚度的在位测量。进行了椭球型压力容器在位测量实验。实验测得了椭球型压力容器在位测量系统的测量精度,并测量的椭球型压力容器缠绕层厚度与理论计算的其缠绕层厚度相比较,验证了椭球型压力容器缠绕层厚度计算模型的准确性。


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