网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

“工业母机—复合材料加工”专题 | 宁夏大学宿友亮教授团队:挖补修复用FRP预浸料自动铺放的基础实验研究

0
分享至


专题文章(七)


作者简介

宿友亮

宁夏大学

教授、博导

  • 宁夏青年拔尖人才

  • 获全国运载领域复合材料创新技术奖、宁夏高等教育教学成果特等奖、宝钢优秀教师奖等多项奖励

  • 长期从事复材加工技术、在位修复技术与智能装备、柔性智能制造等方面的研究工作


作者简介

吕伟珍

宁夏工商职业技术大学

副教授

  • 长期从事在位修复技术与智能装备、柔性智能制造等方面的研究工作

宿友亮, 刘文辉, 惠继录, 马泽峰, 吕伟珍. 挖补修复用FRP预浸料自动铺放的基础实验研究[J]. 制造技术与机床, 2026(5): 62-71. DOI: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2026.05.007

宿友亮① 刘文辉① 惠继录② 马泽峰① 吕伟珍①③

(①宁夏大学机械工程学院

②中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司

③宁夏工商职业技术大学)

研究背景

风电、航空装备大量使用FRP复合材料实现轻量化,但构件在制造与长期服役中易出现分层、裂纹、冲击凹坑等损伤,挖补修复凭借优异力学与外形保持效果成为主流修复手段,现有湿铺层、预固化修复工艺均存在明显短板,预浸料法更适配现场修补,目前行业仍依靠人工铺放导致修复质量离散度高,常规面向构件成型的自动铺丝、铺带设备无法适配挖补区域小尺寸、异形内凹的工况,同时薄壁弱刚性预浸料在真空抓取转移时极易产生悬垂变形并衍生褶皱、翘边、鼓包缺陷,缺少温度、吸盘结构、补片尺寸等关键参数对变形影响的系统量化研究与力学分析模型,基于以上工程痛点,本文开展真空吸盘式预浸料自动铺放基础实验研究,为自动化修复工艺与装备研发提供试验与理论支撑。


研究内容

本文自主搭建集成运动控制、红外加热温控、三维形貌扫描检测功能的挖补修复预浸料自动铺放原理实验台,选用3K-T300碳纤维预浸料并参照风电行业规范设计多规格阶梯方形补片,围绕铺放温度、真空吸盘形状排布与内部结构、补片悬臂长度三大变量开展对照实验,借助三维扫描仪、测温热电偶、图像测量工具量化预浸料悬垂挠度与铺放缺陷尺寸,以有效铺放长度、褶皱高宽比作为质量评判标准,系统分析各工艺参数对补片变形、褶皱翘边缺陷的影响规律,确定最优温度、吸盘构型与补片尺寸阈值,并依托预浸料抓取、下压铺放全流程在线形貌观测结果,构建可完整描述补片悬空、压展、四角翘边、中部拱起四种工况的简化梁力学模型,阐明悬垂变形转化为永久性铺放缺陷的内在力学机理。




铺放过程中的简化力学模型

结语

本文依托模拟完整铺放流程的自研实验平台,系统探究温度、吸盘结构、悬臂长度对预浸料变形与铺放质量的作用规律,明确25 ℃铺放温度、多孔均布方形吸盘、不大于120 mm×120 mm且悬臂长度31 mm以内的补片为最优工艺组合,该参数下补片自重悬垂量低于2.75 mm,褶皱、翘边等缺陷均可控制在合格容限范围内,实验观测证实预浸料抓取转运阶段的悬垂形态与下压铺展全过程的变形行为直接决定最终铺放缺陷严重程度,所建立的四种梁式力学模型清晰地揭示了悬垂变形诱发翘边、褶皱缺陷的力学机制,整套实验数据、参数规律与力学模型能够为挖补修复预浸料自动铺放相关基础研究、自动化装备开发与标准化修补工艺制定提供可靠的理论与试验支撑,有效解决手工铺放质量不稳定、传统成型自动铺放设备不适配修复工况的工程难题。

近年团队发表文章

[1] Su Youliang. Effect of the cutting speed on the cutting mechanism in machining CFRP[J]. Composite Structures,2019, 220: 662-676.

[2] Su Youliang,Jia Zhenyuan,Niu Bin, et al. Size effect of depth of cut on chip formation mechanism in machining of CFRP[J]. Composite Structures, 2017, 164: 316-327.

[3] 宿友亮,文天皓,孟志坚,等. 切削CFRP中金刚石刀具的纳观磨损机理及磨损抑制研究[J]. 机械工程学报,2025,61(7):181-197.

[4] Wang M, Yang H A, Liu Z H, et al. A distinctive atomic slipping behavior in single atomic layer removal of Cu chemical mechanical polishing[J]. Tribology International, 2010, 214(PartA):15.

[5] Wang M, Yang H A, Liu Z H, et al. A distinctive atomic slipping behavior in single atomic layer removal of Cu chemical mechanical polishing[J]. Tribology International, 2010, 214(PartA):15.

[6] 宿友亮,孟志坚,郜雪楠,等. CFRP切削加工中刀具磨损研究进展[J]. 表面技术,2023,52(8):27-48.

[7] 宿友亮,黎游,孟志坚,等. CFRP柔性件保形加工中的变形控制[J].复合材料学报,2023,40(2):1179-1189.

[8] 宿友亮,刘文辉,惠继录,等. 挖补修复用FRP预浸料自动铺放的基础实验研究[J]. 制造技术与机床,2026(5):62-71.

[9] 宿友亮, 崔昊, 郜雪楠,等. QPQ处理对27SiMn合金钢堆焊镍铝青铜合金涂层组织与性能的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2025,53(3):105-115.

[10] Jia Zhenyuan, Su Youliang, Niu Bin, et al. Deterioration of polycrystalline diamond tools in milling of carbon-fiber-reinforced plastic[J]. Journal of Composite Materials, 2016, 51(16): 2277-2290.

专题相关

01

●【新岁序开·专家启航】“工业母机”专题

02

●专家启航 | “工业母机—增材制造”专题

03

●工业母机—增材制造丨首个专题,正式出版

04

●工业母机—绿色化丨正式出版

05

●工业母机—齿轮加工丨正式出版

06

●工业母机—超精密加工丨正式出版



声明:


Tel:010-64739683/85

核心期刊/网站/微信/直播/活动

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
意媒:国米正在运作签下热刺双星,总价可达9000万欧元

意媒:国米正在运作签下热刺双星,总价可达9000万欧元

体育硬核说
2026-07-18 01:50:03
特朗普:因凡蒂诺曾提议中美合办世界杯

特朗普:因凡蒂诺曾提议中美合办世界杯

澎湃新闻
2026-07-18 15:54:06
中国的头号帮手就位了!硬刚美日14国,坚决支持中国南海的主权

中国的头号帮手就位了!硬刚美日14国,坚决支持中国南海的主权

通鉴史智
2026-07-18 10:02:18
天津津门虎2-0上海申花,产生五大意想不到,以及两个不争事实

天津津门虎2-0上海申花,产生五大意想不到,以及两个不争事实

球场新视角1号
2026-07-18 22:28:16
网红阿杰直播搬货火了,说捐了10吨物资,结果真捐款的人跳出来打脸

网红阿杰直播搬货火了,说捐了10吨物资,结果真捐款的人跳出来打脸

网络易不易
2026-07-18 12:06:05
仅仅一个西藏,就能满足中国现在与未来,几乎所有的能源需求?

仅仅一个西藏,就能满足中国现在与未来,几乎所有的能源需求?

抽象派大师
2026-07-18 00:59:35
39岁梅西再进世界杯决赛,美职联主席发话:希望还有下一个梅西

39岁梅西再进世界杯决赛,美职联主席发话:希望还有下一个梅西

慢享生活集
2026-07-18 01:09:48
李宗仁晚年点破惊人内情:红军二万五千里长征能够顺利突围转移,蒋介石有一半功劳,调动数十万大军层层围堵最后为何全盘失利?

李宗仁晚年点破惊人内情:红军二万五千里长征能够顺利突围转移,蒋介石有一半功劳,调动数十万大军层层围堵最后为何全盘失利?

磊子讲史
2026-07-18 15:07:08
第一名!属猴人必看:7月18日过后,6件大事齐齐降临

第一名!属猴人必看:7月18日过后,6件大事齐齐降临

爱下厨的阿酾
2026-07-18 18:22:06
被追债36亿,万达没了,首富没了,王健林还剩什么?

被追债36亿,万达没了,首富没了,王健林还剩什么?

李云飞Afey
2026-06-02 16:32:32
已婚女子和男上司在办公室暧昧,17分钟小视频传出,如今怎样了

已婚女子和男上司在办公室暧昧,17分钟小视频传出,如今怎样了

丫头舫
2026-06-26 11:29:17
乒乓全锦赛!4场0-3惨败,半决赛诞生,莎莎强势爆冲 蒯曼打得真巧

乒乓全锦赛!4场0-3惨败,半决赛诞生,莎莎强势爆冲 蒯曼打得真巧

南海浪花
2026-07-18 21:09:52
7死13伤!美国首次直接袭击伊朗军队,美伊爆发全面战争

7死13伤!美国首次直接袭击伊朗军队,美伊爆发全面战争

南风不及你温柔
2026-07-16 12:24:57
菲方抗议“被中国媒体描绘成猴子”,菲网友:小心我们变成孙悟空

菲方抗议“被中国媒体描绘成猴子”,菲网友:小心我们变成孙悟空

阿龙聊军事
2026-07-18 16:30:09
骑士次轮秀夏联表现堪称完美,但其实这也只是夏联而已?

骑士次轮秀夏联表现堪称完美,但其实这也只是夏联而已?

稻谷与小麦
2026-07-16 23:18:00
放弃曼联 5000 万水货!切尔西锁定世界杯爆红新星!砸 1 亿补强

放弃曼联 5000 万水货!切尔西锁定世界杯爆红新星!砸 1 亿补强

澜归序
2026-07-18 06:52:45
冉莹颖一塌房,内娱又有新乐子了

冉莹颖一塌房,内娱又有新乐子了

糊咖娱乐
2026-07-18 16:54:50
美国国务卿鲁比奥表示,美国将重点打击左翼团体

美国国务卿鲁比奥表示,美国将重点打击左翼团体

老王说正义
2026-07-17 10:16:40
纳粹血脉与中国博士,魏德尔身上的极端反差,正在撕裂整个欧洲

纳粹血脉与中国博士,魏德尔身上的极端反差,正在撕裂整个欧洲

观锐器
2026-07-18 17:24:32
1-0,47岁李玮锋神了:率升班马击败定南赣联,豪取中甲5连胜

1-0,47岁李玮锋神了:率升班马击败定南赣联,豪取中甲5连胜

侧身凌空斩
2026-07-18 21:58:57
2026-07-18 22:43:00
机床杂志社 incentive-icons
机床杂志社
制造技术、工业机器人
3241文章数 26704关注度
往期回顾 全部

科技要闻

WAIC2026看什么?这份"不迷路"攻略请收好

头条要闻

河南一烤鸭店爆火刷屏网络 每天第一波客人是"汪汪队"

头条要闻

河南一烤鸭店爆火刷屏网络 每天第一波客人是"汪汪队"

体育要闻

德尚是非典型法国人 14年执教留下丰厚遗产

娱乐要闻

大S给具俊晔留遗产是昏头?实际上她清醒得很

财经要闻

股民当街砍博主!韩国股市 终极大屠杀

汽车要闻

把中国超跑卖到英国,比亚迪正在被世界看见

态度原创

家居
艺术
本地
亲子
军事航空

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

艺术要闻

深圳新地标!普联TP-Link留仙洞总部,实景震撼!

本地新闻

十年了,为什么鬼怪CP还能让人美美嗑上?

亲子要闻

你听梅叔的吗?世界杯水太深,你把握不住!

军事要闻

美军连续七晚空袭伊朗

无障碍浏览 进入关怀版