預浸料在線無損檢測方法和建模方法的研究結(jié)題摘要

隨著航空航天技術(shù)不斷發(fā)展，對先進復合材料質(zhì)量要求越來越高。預浸料是復合材料制備過程中間階段，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響復合材料的質(zhì)量。目前對預浸料制備過程中質(zhì)量監(jiān)測，國內(nèi)外進行較多的研究，但真正實現(xiàn)生產(chǎn)線上在線監(jiān)測，還沒有見過報道。本項目在研究過程中開發(fā)近紅外光譜在線監(jiān)測技術(shù)。實時監(jiān)測預浸料制備過程中揮發(fā)分含量、樹脂含量和預固化度質(zhì)量指標。采用偏最小二乘方法建立模型，預測揮發(fā)分含量、樹脂含量和預固化度，測量結(jié)果與標準方法相比，沒有顯著性差異，測量結(jié)果偏差在±2%。 為了提高樹脂在玻璃纖維中的浸透性，使用預處理爐除去表面浸潤劑，利用近紅外光譜在線監(jiān)測預浸料加工過程中玻璃布殘余浸潤劑含量，使樹脂充分浸漬纖維布中。獲得的酚醛樹脂溶液固化過程的規(guī)律，分析其中的影響因素，得出酚醛樹脂溶液固化程度直接影響預浸料的揮發(fā)分含量和預固化度。同時發(fā)現(xiàn)酚醛樹脂溶液固化程度決定預浸料的固化溫度和時間。利用近紅外光譜實時在線監(jiān)測預浸料質(zhì)量，獲得預浸料制備過程中樹脂溶液濃度、壓膠輥間距和運行速度對預浸料質(zhì)量影響的規(guī)律，提出預浸料的質(zhì)量控制方法。使用化學計量學方法建立模型，在建立模型過程中使用主成分分析、偏最小二乘等多種方法，得出揮發(fā)分含量、樹脂含量和預固化度模型的最佳光譜區(qū)間、主成分數(shù)和最佳預處理方法。開發(fā)近紅外光譜無損在線監(jiān)測裝置，應用航天院所的生產(chǎn)線上，提高預浸料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 目前在該項目資助下，已發(fā)表論文20余篇。其中第一作者發(fā)表預浸料和近紅外光譜SCI論文8篇，EI6篇。獲得授權(quán)發(fā)明專利10項，申請發(fā)明專利6項。獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(2011)，和教育部優(yōu)秀成果獎(2010),獲得哈爾濱市科技創(chuàng)新人才(2010)和哈爾濱工業(yè)大學優(yōu)秀青年教師 (2009)。受邀在第二屆亞洲近紅外光譜和全國第三屆近紅外光譜會議上作大會邀請報告。開發(fā)了具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)、低成本在線監(jiān)測裝置（發(fā)明專利ZL200610010186.4），已經(jīng)通過對航天多個院所的現(xiàn)場試驗，并把在線監(jiān)控裝置安裝在航天科工集團第六研究院359廠的生產(chǎn)線上監(jiān)測3年，在航天科技集團第四研究院43所進行現(xiàn)場監(jiān)測3年，至今運行良好，為企業(yè)帶來一定的社會效益和經(jīng)濟效益。目前以培養(yǎng)博士研究生2名，碩士研究生2名，本科生2名。 2100433B

為了滿足航空航天、武器裝備和能源等領(lǐng)域?qū)︻A浸料質(zhì)量的要求，本項目從新技術(shù)、新方法的發(fā)展出發(fā)，研究近紅外光譜在線監(jiān)測預浸料加工過程各項質(zhì)量指標，快速控制預浸料質(zhì)量。通過對建立模型方法的研究，提高模型預測的準確度。.采用近紅外光譜在線監(jiān)測預浸料加工過程中玻璃布殘余浸潤劑含量、樹脂對玻璃纖維的浸透率，提高樹脂在玻璃纖維中的浸透性。從理論上研究酚醛樹脂溶液濃度和預固化溫度等對預浸料質(zhì)量的影響，結(jié)合近紅外光譜分析結(jié)果，揭示加工過程中工藝參數(shù)的變化對預浸料質(zhì)量影響的規(guī)律，確立預浸料的質(zhì)量控制方法。深入研究主成分分析、偏最小二乘、多元線形回歸、模式識別等理論方法對建立模型的影響，確立建立預浸料質(zhì)量模型最佳途徑。.采用近紅外光譜非接觸、非破壞在線監(jiān)測預浸料加工過程中的質(zhì)量，方法省時、省力，提高生產(chǎn)效率。為該領(lǐng)域研究提供新思路，為先進復合材料加工過程中無損檢測方法及成型工藝的發(fā)展奠定基礎。

預浸料是復合材料的中間體，根據(jù)選用樹脂種類可以分為：熱固性預浸料和熱塑性預浸料；根據(jù)選用樹脂的類型分為：環(huán)氧預浸料、聚酰胺預浸料、酚醛預浸料、氰酸酯預浸料、聚砜預浸料、聚醚預浸料等；根據(jù)增強材料類型分為：碳纖維預浸料、玻璃纖維預浸料、芳綸纖維預浸料、玄武巖纖維預浸料、硼纖維預浸料等；根據(jù)增強材料結(jié)構(gòu)型式可分為：單向纖維預浸料、短切纖維預浸料、織物預浸料等。?

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