纤维缠绕是树脂基复合材料构件成型的主要方法之一，其制品已广泛应用于航空航天、军工、交通、能源及化工领域。复合材料纤维缠绕成型工艺及装备关键技术对我国复合材料制品的研发与应用尤为重要。然而，国内复合材料缠绕工艺普遍采用自由度较少的测地线、半测地线和平面缠绕模式，限制了工艺可行性与结构力学性能的优化空间及复合材料构件的结构效率提升。国际上已开始探索使用设计自由度相当灵活的多自由度缠绕线型模式制造回转结构复合材料制品，国内该方面研究起步较晚，且纤维缠绕复合材料装备自由度低、柔性差，无法适用于多自由度非测地线缠绕模式的柔性制造需求。 本项目针对"基于多自由度非测地线的复合材料缠绕工艺及装备关键技术"开展研究，提出了基于可变滑移系数的非测地线缠绕数学模式、纤维缠绕线型滑移系数的数学模型，研制了适用于非测地线的七自由度及以下的柔性制造装备。"基于可变滑移系数的非测地线缠绕数学模式"有效提升了纤维缠绕工艺的稳定性和成型制品的力学性能，并兼顾了线型排布、工艺可行性和力学性能的一体化设计，实现了纤维缠绕制品结构性能的优化。"纤维缠绕线型滑移系数的数学模型"阐明了滑移系数分布规律对非测地线缠绕线型的影响机理，评估了超高张力缠绕工艺对非测地线缠绕铺层质量的影响规律，实现了纤维缠绕成型质量的有效提升。研制的适用于非测地线的七自由度及以下的柔性制造装备及内固化原位成型工艺，使纤维在树脂基体中快速定型并原位固化，有效提升了多自由度非测地线缠绕制品成型性能，解决了基于多自由度非测地线的复合材料缠绕装备关键技术问题，实现了非轴对称异形体多自由度非测地线缠绕构件的柔性精确缠绕。通过成果推广应用，重点解决了复合材料纤维缠绕成型工艺及装备中亟待突破的关键技术瓶颈问题，为复合材料缠绕工艺技术及制造装备研制和生产提供了保障。

哈尔滨理工大学

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