GLARE板三維曲面多點熱壓成形新技術的理論與實驗研究

《GLARE板三維曲面多點熱壓成形新技術的理論與實驗研究》是依託吉林大學，由韓奇鋼擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：GLARE板三維曲面多點熱壓成形新技術的理論與實驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：韓奇鋼
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

針對GLARE板三維曲面成形理論不完善、製造成本高等問題，基於多點柔性成形方法，通過將單個多點數位化模具（下模）與開發的矽橡膠軟膜熱壓系統、多點沖頭電加熱系統、柔性加熱墊集成，開展GLARE板曲面多點熱壓成形原型樣機的創新設計、成形機理與關鍵技術研究。理論研究方面：藉助材料參數測試，構建GLARE板本構模型，結合第一性原理、映射和有限元計算，開展粘接面態密度與結合能等組織結構穩定性、成形曲率幾何變換、成形件內部應力與外部載荷狀態等多尺度協同仿真，揭示曲面成形機理。實驗研究方面：藉助原型樣機，開展多種GLARE板曲面成形實驗，結合微觀表征與三維測量，闡明成形件的精度、表面質量與坯料性能、模具型面、成形溫度和壓力等多參數的耦合回響機制。最終，構建GLARE板曲面可持續製造與一體化設計研究平台，形成GLARE板曲面多點熱壓成形理論和原型樣機技術基礎，為GLARE板曲面低成本、綠色製造提供新方法。

結題摘要

GLARE板兼具金屬合金與纖維/樹脂複合材料的優點而又克服了各自缺點，在新一代航空、航天、軌道交通、汽車等領域具有廣闊的套用前景。為實現 GLARE 板及其曲面成形件的低成本、可持續、綠色製造，本項目基於多點模具型面的可柔性變化特點，開展了GLARE 板結構/性能仿真分析、原型樣機設計製造與調試、成形特性調控、成形質量評測與實驗平台搭建等內容研究工作。發明了基於多點可重構模具的複合材料曲面熱壓成型方法、一種複合材料自動切料設備及切料方法、以及一種複合材料帶筋板零件熱壓柔性成形設備。建立了GLARE板仿真分析及新結構設計體系，獲得了不同結構的GLEARE板材料性能關鍵數據，改變 GLARE 板曲面成形工藝控制長期依賴“試錯法”的現狀。完成了GLARE 板曲面多點熱壓成形工程樣機的設計製造與調試、及成形特性調控，搭建了GLARE板成形實驗與質量評測平台；揭示了成形件的精度、表面質量與坯料性能、模具型面、成形溫度和壓力等多參數的耦合回響機制，以及纖維鋪排角度、金屬體積分數、纖維/金屬種類與GLARE 板曲面成形特性內在影響機制，為 GLARE 板曲面成形及零件塑性加工奠定理論基礎。實現了GLARE板所屬的層狀複合材料的機械性能與電儲能性能耦合，獲得了兼具承載與儲能特性的層狀功能複合材料。項目成果在航空航天、軌道交通等多品種、小批量、高性能零部件的製造領域具有廣闊套用前景。