Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология швейных изделий

Диссертационная работа:

Якимова Елена Александровна. Разработка метода проектирования и способа изготовления трехмерных многоплоскостных оболочек из ткани : диссертация ... кандидата технических наук : 05.19.04 / Якимова Елена Александровна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т дизайна и технологии].- Москва, 2010.- 204 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1821

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

1. Анализ современных технологий изготовления трехмерных многоплоскостных тканых оболочек 11

1.1. Методы формообразования текстильных оболочек 11

1.1.1 Анализ способов получения полых тканых материалов 17

1.2 Анализ существующих способов изготовления многоплоскостных тканых оболочек 24

1.3 Изучение технологического процесса получения композитных изделий на основе многослойных текстильных оболочек из углеродных и стекловолоконных тканей 31

1.4 Оборудование, применяемое для изготовления многоплоскостных конструкций из композиционных материалов 36

1.5 Технология изготовления многоплоскостных композиционных оболочек на, текстильной основе на примере крыла самолета NASA Boeing США 40

1.6 Эффективность технологии изготовления армирующих трехмерных многоплоскостных оболочек из ткани на примере деталей крыла самолета 46

Выводы 48

2. Исследование процесса формообразования трехмерного многоплоскостного каркаса тканой оболочки 49

2.1 Топология многоплоскостных оболочек 49

2.2 Исследование процесса формирования многоплоскостных оболочек с замкнутыми и незамкнутыми контурами 53

2.3 Применение теоремы Эйлера для многоплоскостных оболочек 60

2.4 Определение топологических закономерностей в трехмерных многоплоскостных многослойных оболочках 65

Выводы 69

3. Разработка метода проектирования трехмерного многоплоскостного каркаса многослойной тканевой оболочки з

3.1. Проектирование трехмерной многоплоскостной оболочки с незамкнутым контуром 70

3.2 Анализ внешней формы трехмерной многоплоскостной оболочки с замкнутым контуром 73

3.3 Разработка методики проектирования конструкции трехмерной многослойной многоплоскостной оболочки из ткани

3.3.1 Разработка метода проектирования разверток деталей трехмерной многоплоскостной оболочки 77

3.3.2 Разработка метода проектирования лекал трехмерных многоплоскостных оболочек 83

3.4 Разработка метода проектирования разверток оболочек для изготовления многоплоскостных оболочек с ребрами жесткости с учетом технических требований 92

Выводы 101 4. Разработка способов изготовления трехмерных тканевых и цельнотканых многоплоскостных конструкций 102.

4.1. Разработка способа изготовления трехмерной многоплоскостной оболочки с незамкнутым контуром 102

4.2 Разработка технологии изготовления трехмерной многоплоскостной многослойной оболочки замкнутой формы 106

4.3 Разработка технологии изготовления тканевых оболочек с зонами утолщения 115

4.4 Разработка способа изготовления оболочек переменной толщины сложных пространственных объектов 121

4.5 Разработка способа изготовления трехмерных многоплоскостных оребренных преформ методами ткачества 128

4.6 Методы контроля экспериментальных образцов многоплоскостных конструкций из композиционных материалов 144

Выводы 151 Основные результаты работы и выводы 153

Список использованных источников 155

Приложение 1  

Введение к работе:

Актуальность темы. За последние годы сложилась тенденция широкого использования швейных изделий в технических целях. Доля нетрадиционного текстиля в швейной промышленности стабильно растет, т. к. он нашел применение в автомобилестроении, авиационной и космической и других областях. Необходимость создания изделий технического назначения требует разработки новых методов проектирования и формообразования оболочек, поскольку к таким изделиям предъявляются специфические требования, продиктованные особенностью условий эксплуатации, таких как формоустойчивость, бесшовность, легкость, прочность.

Композиционные материалы позволяют существенно сократить вес и стоимость конструкций по сравнению с металлическими аналогами. В настоящее время в мировой практике такие конструкции изготавливают из композиционных материалов, у которых в качестве армирующего наполнителя (преформы) используют трехмерные многоплоскостные оболочки из ткани, а в качестве связующего – различные смолы.

Основное отличие многоплоскостных оребренных оболочек от традиционных – наличие ребер жесткости внутри конструкции. Такие изделия не могут быть сшиты с изнаночной стороны, как традиционные швейные изделия, т.к. являются невыворачиваемыми. Для них не существует понятия лицевой и изнаночной сторон, что затрудняет процесс их проектирования и изготовления. Усложняет вышеперечисленные процессы многослойность, замкнутость и разнотолщинность изделий, что требует от проектировщика максимальной точности при разработке лекал, а от технолога – тщательной проработки технологического процесса создания оболочки с определением минимального числа технологических операций сборки оболочки.

Научно обосновать и решить перечисленные задачи можно с использованием фундаментальных положений топологии – науки о непрерывных преобразованиях оболочек. С точки зрения топологии выпуклые изделия называются корректными. В корректной оболочке грани не пересекаются, а стыкуются только по ребрам, причем в каждом ребре стыкуются только две грани. Многоплоскостные оболочки, имеющее ребра жесткости со стыковкой в ребре более двух граней, являются некорректными, а применение к ним теоремы Эйлера – основной теоремы, используемой в топологии – не исследовано.

В связи с этим возникает потребность в усовершенствовании существующих на сегодняшний день процессов производства трехмерных многоплоскостных оболочек из ткани путем разработки принципиально новых методов их проектирования и изготовления, отвечающих требованиям научно-технического прогресса.

Работа выполнялась по тематическому плану НИР МГУДТ, 2006-2008 гг. комплексная тема: «Разработка методов проектирования бесшовных объемных оболочек», а также по договорам МГУДТ и ОАО Национальный институт авиационных технологий (НИАТ) № 2808 от 28 февраля 2008 г. и № 0706-Х от 06.09.2007 г. по теме «Разработка схем армирования и технологий изготовления преформ для деталей двойной кривизны (лопатка вентилятора) и замкнутых оребренных конструкций».

Целью работы является разработка метода проектирования и способа изготовления трехмерных многоплоскостных оребренных оболочек из ткани для изготовления деталей из композиционных материалов.

Для реализации цели поставлены следующие задачи:

анализ существующих способов изготовления многоплоскостных тканевых и тканых оболочек;

исследование возможности применения теоремы Эйлера к однослойным и многоплоскостным оболочкам для выявления минимального числа сборочных операций;

разработка метода проектирования конструкции трехмерных многослойных многоплоскостных оболочек из ткани для изготовления деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ);

разработка способа изготовления тканевых трехмерных многоплоскостных изделий с ребрами жесткости с учетом замыкания внешнего и внутренних контуров оболочки;

исследование процесса формирования многоплоскостных оболочек из ткани;

разработка метода проектирования и способа изготовления бесшовных цельнотканых трехмерных многоплоскостных оболочек с замкнутыми и незамкнутыми контурами;

разработка структурно-логических схем процессов изготовления трехмерных многоплоскостных цельнотканых оболочек и многоплоскостных многослойных оболочек из ткани.

Экспериментальные исследования выполнены в производственных условиях ОАО НИАТ и лабораториях кафедры Технологии швейного производства Московского государственного университета дизайна и технологии.

Объектом исследования выбран процесс проектирования и изготовления технических изделий швейными методами, методами плетения и ткачества.

Предметом исследования являлись трехмерные многоплоскостные оболочки с замкнутым и незамкнутым контуром.

Методы и средства: методы экспериментального моделирования с последующей обработкой результатов, прикладного программного обеспечения, общие положения топологии, начертательной геометрии, а также теоретические и практические достижения в области производства швейных изделий. В работе использовались программы Microsoft Word, Microsoft Excel, Auto CAD, Adobe Photoshop, Google Chrome, Corel DRAW для операционной системы Windows Vista.

Научная новизна заключается в том, что:

на основе анализа требований, предъявляемых к техническим многоплоскостным оболочкам из ткани, определены особенности их проектирования;

доказана возможность применения теоремы Эйлера и на ее основе определены математические зависимости, позволяющие рассчитать минимальное число технологических операций, необходимых для изготовления трехмерных многоплоскостных однослойных и многослойных оболочек;

разработан метод проектирования трехмерных многоплоскостных оболочек из ткани с замкнутыми и незамкнутыми контурами, состоящих из пакета материала, включающего несколько внутренних и одну внешнюю оболочки;

разработан способ изготовления трехмерных многоплоскостных многослойных оболочек с чередованием недеформируемых и деформируемых слоев с заданной ориентацией нитей основы и утка и фиксацией деформации выстегиванием для обеспечения положения нити утка, соответствующего техническим требованиям к оболочке;

разработан метод проектирования цельнотканых трехмерных многоплоскостных оболочек с замкнутыми и незамкнутыми контурами.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

разработан способ определения минимального числа технологических операций, необходимых для сборки трехмерных многоплоскостных оболочек, позволяющий проектировать малооперационную технологию изготовления изделия;

разработан автоматизированный модуль PPiramid для построения развертки усеченной пирамиды двумя методами – методом вспомогательных линий развертывания и методом радиусографии;

разработан способ изготовления трехмерных многоплоскостных многослойных оболочек из ткани с замкнутыми и незамкнутыми контурами, позволяющий получать принципиально новые армированные каркасы полых оребренных деталей оперения самолета с высокими эксплуатационными показателями;

разработана техническая документация на процесс изготовления трехмерных многоплоскостных оболочек из ткани;

разработан способ изготовления трехмерных многоплоскостных цельнотканых оболочек с использованием лент постоянной и переменной ширины, облегчающий процесс изготовления оболочки.

Апробация и реализация результатов исследования. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на следующих конференциях и семинарах:

научно-практических семинарах в ОАО Национальный институт авиационных технологий;

научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых II Московского фестиваля науки. МГУДТ, Москва, 2007;

межвузовской научно-практической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии в легкой промышленности». МГУДТ, Москва, 2008;

научно-практическом семинаре в корпорации Иркут с присутствием сотрудников ОКБ им. Туполева и ОКБ им. Яковлева.

Апробация разработанных технологий изготовления трехмерных многоплоскостных изделий осуществлена в производственных условиях ОАО Национальный институт авиационных технологий, где были получены положительные отзывы и внедрен маршрутный технологический процесс.

Результаты и материалы исследования использованы при выполнении дипломных и научно-исследовательских работ студентов по специальности 28.08.00 «Технология швейных изделий».

Достоверность результатов исследования научных положений, выводов и рекомендаций, сформированных в диссертации, подтверждается согласованностью теоретических и экспериментальных исследований, современными методами их решения, использованием положений фундаментальных наук и результатами промышленной апробацией разработанных технологий.

Публикации. Основные результаты исследований выполнены в рамках диссертации и опубликованы в семи печатных работах, из них две в научных изданиях, включенных в список, утвержденный Высшей Аттестационной Комиссией.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по главам и по работе в целом, списка использованных источников и восьми приложений. Основные результаты работы изложены на 158 страницах, в том числе содержит 128 рисунков, 9 таблиц. Приложение включает 46 страниц. Библиографический список состоит из 47 наименований.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net