Heat transfer analysis of automated fiber placement of thermoplastic composites using a hot gas torch
Notice bibliographique
Résumé
With more and more use of composites in engineering applications, the need for automated composites manufacturing is evident. The use of automated fiber placement (AFP) machine for the manufacturing of thermoplastic composites is under rapid development. In this technique, a moving heat source (hot gas torch, laser, or heat lamp) is melting the thermoplastic composite tape and consolidation occurs in situ. Due to the rapid heating and cooling of the material, there are many issues to be addressed. First is the development of the temperature distribution in different directions which gives rise to temperature gradients. Second is the quality of the bond between different layers, and third is the rate of material deposition to satisfy industrial demand. This paper addresses the first issue. The temperature distribution affects the variation in crystallinity, and residual stresses throughout the structure as it is being built. The result is the distortion of the composite laminate even during the process. In order to address this problem, first the temperature distribution due to a moving heat source needs to be determined. From the temperature distribution, the development and distribution of crystallinity, residual stresses and deformation of the structure can then be determined. As the first phase of the work, this paper investigates the temperature distribution due to a moving heat source for thermoplastic composites, without considering the material deposition. A finite difference (FD) code based on energy balance approach is developed to predict the temperature distribution during the process. Unidirectional composite strips are manufactured using AFP and fast-response K-type thermocouples (response time of 0.08 s, as compared to normal thermocouples with response time of 0.5 s) are used to determine the thermal profiles in various locations through the thickness of the composite laminate subjected to a moving heat source. It is shown that temperature variations measured experimentally during the heating pass, using thermocouples embedded into the composite substrate, underneath layers of the composite material, are consistent with the generated thermal profiles from the numerical model. The temperature distribution, in both the direction of the tape and through-thickness direction can be predicted numerically.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».