GFRP拉擠工藝過程優(yōu)化與節(jié)能研究.pdf

1、FRP(樹脂基復合材料)拉擠工藝過程研究的一項重要任務就是確定合適的拉擠工藝參數(shù),模具溫度是拉擠工藝過程中的最重要的參數(shù)之一。模具溫度設置的過低,會影響拉擠制品的質量,模具溫度設置的過高會增加能耗。本文在數(shù)值模擬的基礎上,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡結合遺傳算法的方法對玻璃纖維增強復合材料(GFRP)的拉擠工藝過程進行優(yōu)化,從而得到最節(jié)能的模具溫度設置。本文主要對拉擠工藝過程進行研究,在傳熱學和化學動力學等理論的基礎上,建立了非穩(wěn)態(tài)熱傳導方程和固化

2、反應動力學方程。通過差示掃描量熱法結合最小二乘法計算出了環(huán)氧樹脂的固化反應動力學參數(shù)。通過有限單元法將熱傳導方程和固化反應動力學方程在時間域和空間域內離散為常微分方程,并解決了溫度和固化度之間的耦合關系。使用有限元軟件ANSYS對GFRP拉擠工藝過程進行數(shù)值模擬,分析了不同的工藝參數(shù)如模具溫度、拉擠速度等對GFRP拉擠工藝過程中溫度和固化度的影響。本文還通過光纖布拉格光柵實驗測定了GFRP拉擠工藝過程的非穩(wěn)態(tài)溫度場,通過萃取法測定了GF

3、RP制品的固化度。并將ANSYS模擬的結果與實驗結果進行了對比,兩者的吻合效果較好,因此驗證了使用ANSYS模擬的正確性與可靠性。本文還利用MATLAB6.5中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱對模擬得到的數(shù)據(jù)進行訓練和測試,建立了固化度與模具溫度之間的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型。在此模型的基礎上,我們通過浮點編碼的遺傳算法對一個目標函數(shù)進行優(yōu)化,最后得到了一個最優(yōu)的模具溫度。研究結果表明使用三段式模具比單段式模具更節(jié)能,當拉擠速度為200mm/min時,每拉