論文の概要: Transient multimode heat transfer of an industrial automated tape laying process under rapidly changing conditions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.25470v1
- Date: Wed, 26 Aug 2026 07:37:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.648233
- Title: Transient multimode heat transfer of an industrial automated tape laying process under rapidly changing conditions
- Title（参考訳）: 急速変速条件下における産業用自動テープ敷設プロセスの過渡多モード熱伝達
- Abstract要約: 本研究は, 産業用自動テープ敷設プロセスの過渡熱伝達モデルを示す。
このモデルは、対流、伝導、対流、放射を結合した熱伝導方程式を解く。
重要な革新は、有限エミッターとテープ幅を考慮に入れた分析的ビューファクターアプローチの実装である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9351431477287178
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: This work presents a transient heat-transfer model of an industrial automated tape laying (ATL) process designed to overcome the limitations of conventional thermal models in composite manufacturing. The model solves the heat-conduction equation with coupled advection, conduction, convection, and radiation. A key innovation is the implementation of an analytical view factor approach that accounts for finite emitter and tape widths, thereby correcting systematic overestimations of radiative heat flux inherent in 1.5D simplifications. Furthermore, a local convection assessment incorporates mixed convection effects characterized by the Richardson number, ensuring accuracy across a wide range of process speeds. The ATL system is represented by two interacting subsystems: the moving tape substrate and the infrared heat sources. The tape is discretized using a two-node model that resolves the physical phase shift between the heated and monitored surfaces. Numerical stability under high dynamics is ensured by a monolithic solution strategy using a high-order implicit integration scheme. Model predictions were validated on an industrial ATL line, demonstrating an overall deviation of only 1.08% (NRMSE) under rapid velocity and current modulations. This framework provides a high-fidelity, physics-based foundation for thermal state estimation, supporting consistent in-situ consolidation and improved part quality.
- Abstract（参考訳）: 本研究は, 複合材料製造における従来の熱モデルの限界を克服するため, 産業用自動テープライニング(ATL)プロセスの過渡熱伝達モデルを提案する。
このモデルは、対流、伝導、対流、放射を結合した熱伝導方程式を解く。
重要な革新は、有限エミッタとテープ幅を考慮に入れた解析的ビューファクターアプローチの実装であり、これによって1.5次元単純化に固有の放射熱フラックスの体系的な過大評価を補正する。
さらに、局所対流評価は、リチャードソン数によって特徴づけられる混合対流効果を取り入れ、幅広いプロセス速度の精度を保証する。
ATLシステムは、移動テープ基板と赤外線熱源の2つの相互作用サブシステムで表される。
テープは加熱面と監視面の間の物理的位相シフトを解消する2ノードモデルを用いて離散化される。
高ダイナミックスの下での数値安定性は、高次暗黙の統合スキームを用いたモノリシックソリューション戦略によって保証される。
モデル予測は産業用ATLラインで検証され, 高速・電流変調下での総偏差は1.08%(NRMSE)であった。
このフレームワークは、熱状態推定のための高忠実で物理ベースの基盤を提供し、一貫した内部固化と改善された部分品質をサポートする。
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