基于測地線算法的復(fù)合材料翼梁自動鋪絲技術(shù)研究.pdf

1、翼梁是飛機機翼的大型主承力構(gòu)件,利用自動鋪絲技術(shù)成形復(fù)合材料翼梁時,必須保證很高的鋪放精度和鋪放質(zhì)量,才能達到復(fù)合材料翼梁所需的力學(xué)性能。本文以提高復(fù)合材料翼梁自動鋪絲過程中的精度和鋪放質(zhì)量為目標,開展相關(guān)的研究。
　　在采用固定角算法、旋轉(zhuǎn)芯模的復(fù)合材料翼梁自動鋪絲中,翼梁拐角區(qū)域出現(xiàn)了預(yù)浸料的屈曲和皺褶,在分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的三個原因的基礎(chǔ)上,通過有限元模擬的方法計算出因旋轉(zhuǎn)芯模所引起的鋪絲誤差。分析了自動鋪絲在翼梁拐角處的運動

2、特點,通過對比旋轉(zhuǎn)芯模和固定芯模兩種模具選擇方式各自的優(yōu)缺點,建立自動鋪絲模具選擇的參考標準。
　　建立自動鋪絲過程中預(yù)浸料側(cè)向彎曲的模型,推導(dǎo)出預(yù)浸料側(cè)向彎曲的屈曲半徑計算公式,分析自動鋪絲溫度、壓力、速度和預(yù)浸料粘附力對預(yù)浸料側(cè)向屈曲半徑的影響。通過在鋁制模具表面鋪放不同半徑的預(yù)浸料圓弧進行驗證,發(fā)現(xiàn)對于已發(fā)生屈曲和皺褶的 R1000mm和R900mm圓弧,升高鋪放溫度和鋪放壓力、降低鋪放速度到一定值會使皺褶消失,即在這些條件

3、下有利于預(yù)浸料的側(cè)向彎曲;預(yù)先在模具上鋪放預(yù)浸料鋪層,再鋪放不同半徑的圓弧,發(fā)現(xiàn)預(yù)浸料圓弧的屈曲半徑降低至R700mm,表明在相同的鋪放條件下,預(yù)先在模具上鋪放預(yù)浸料鋪層能極大的提高預(yù)浸料的側(cè)向彎曲能力。
　　根據(jù)翼梁的結(jié)構(gòu)特點和受力特點,對其進行測地線算法的軌跡規(guī)劃,減小了翼梁自動鋪絲過程中預(yù)浸料的側(cè)向偏轉(zhuǎn)量,消除了預(yù)浸料的屈曲和皺褶,提高了鋪放質(zhì)量。對小曲率非可展翼梁曲面進行測地線算法的軌跡規(guī)劃時,相鄰路徑預(yù)浸紗間會有較小的重

4、疊和間隙,這一重疊和間隙量較小,不能通過自動鋪絲機進行增紗或減紗,卻會增加鋪放和固化件缺陷;提出一種變角度軌跡設(shè)計的方法,以消除相鄰預(yù)浸紗間微小的重疊和間隙。當(dāng)重疊和間隙較大時,對翼梁進行分段規(guī)劃的方法,在每個分區(qū)內(nèi)對預(yù)浸料進行其所允許的、不發(fā)生屈曲的偏轉(zhuǎn),并將分散的重疊或間隙集中在分區(qū)的交界處進行相應(yīng)的斷紗或送紗處理。
　　采用Visual C++6.0編程實現(xiàn)對上述軌跡規(guī)劃算法的軟件開發(fā),并利用后置處理軟件生成翼梁模型0°、9