碳纤维凝固浴牵伸过程的虚拟仿真软件设计与开发

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1、东华大学学位论文碳纤维凝固浴牵伸过程的虚拟仿真软件设计与开发专业名称：控制工程作者姓名：赵然指导教师：韩芳学校代号：10255学号：2141187碳纤维凝固浴牵伸过程的虚拟仿真软件设计与开发DesignanddevelopmentofVirtualSimulationSoftwarewithCoagulationBathStretchingProcessofCarbonFiber学院：信息科学与技术学院专业：控制工程姓名：赵然指导教师：韩芳答辩日期：2016年5月29日东华大学信息科学与技术学院CollegeofInformationScienceandTechnologyDon

2、ghuaUniversity东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有

3、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日碳纤维凝固浴牵伸过程的虚拟仿真软件设计与开发碳纤维凝固浴牵伸过程的虚拟仿真软件设计与开发摘要碳纤维是广泛应用于航空航天等领域的国家战略产品，但总体上讲，我国碳纤维产业现阶段整体发展水平仍与国外存在较大差距，难以建立具有高品质、高产量碳纤维生产能力的生产线。各高校相关实验室由于实验场地及资金的限制，不能广泛开展碳纤维生产线的研究和创新，因此需要一种可以再现碳纤维生产线凝固浴牵伸过程的虚拟仿真软件用于实验室的

4、教学与科研。本课题研究将虚拟实验技术应用到碳纤维生产线凝固浴牵伸过程中，设计出能模拟碳纤维生产线凝固浴牵伸过程的仿真软件系统。1.通过3DSMAX和Unity3D制作碳纤维凝固浴牵伸过程三维场景。利用三维引擎技术搭建三维场景，三维场景中包括三维模型、地形、灯光等对象，可逼真的显示导丝辊速度、牵伸辊速度、凝固浴浓度、阀门开关开度。2.通过MATLAB建立碳纤维凝固浴牵伸过程的数学模型，用以驱动三维模型进行动态显示。利用机理建模的方式建立凝固浴牵伸过程操作变量与过程指标之间的特性关系，当输入定量的导丝辊速度、牵伸辊速度、材料杨氏模量、塑性粘度、进液口流量、出液口流量，I碳纤维凝固浴牵伸过程的

5、虚拟仿真软件设计与开发可计算出对应的牵伸倍数、塑性过程时间、凝固浴浓度和多项式曲线参数与高斯曲线参数。3.通过VisualStudio工具集中的WindowsForm平台制作碳纤维凝固浴牵伸过程虚拟仿真软件人机交互模块。人机交互模块包括登录模块、数学模型模块、三维场景模块、输入参数模块、数据显示模块、数据通信模块、数据库模块、曲线显示模块。人机交互模块可以通过修改导丝辊速度、牵伸辊速度、纤维杨氏模量、纤维塑性粘度,改变碳纤维的牵伸倍数；还可以修改进液量和出液量，从而改变凝固浴DMSO溶液浓度，这两项修改可以并发进行互不干扰并在三维动画中显示。点击按钮可以显示牵伸倍数-时间曲线；点击对应按

6、钮可通过多项式曲线拟合和高斯曲线拟合对牵伸倍数和时间进行拟合，并显示拟合曲线的各项参数。本文对设计的软件进行了实现和测试，测试表明本软件可在不同三维视角下，全方位地仿真碳纤维生产线凝固浴牵伸过程的运行方式。本软件可应用于高校实验教学及加深研究人员对碳纤维凝固浴牵伸过程实际环境的认识，可有效地控制实验与培训成本，降低在真实的凝固浴牵伸过程开展实验的风险。关键词：三维动画；虚拟对象；碳纤维；虚拟实验技术II碳纤维凝固浴牵伸过程的虚拟仿真软件设计与开发DesignanddevelopmentofVirtualSimulationSoftwarewithCoagulationBathStretc

7、hingProcessofCarbonFiberABSTRACTCarbonfiberiswidelyusedfornationalstrategicproduct,includingaerospaceindustries.Butgeneralspeaking,thereisalargegapbetweenChinaanddevelopedcountrieswithrespecttotheoveralldevelopmentleve