異型件面片纏繞成型軌跡規(guī)劃的研究.pdf

1、復(fù)合材料以其輕質(zhì)高強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、軍工業(yè)、民用化工等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，需求量不斷增加，復(fù)合材料纖維纏繞技術(shù)作為復(fù)合材料的一項(xiàng)重要成型技術(shù)近年來(lái)被廣泛關(guān)注。纏繞構(gòu)件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于上述各個(gè)領(lǐng)域，逐漸成為各種設(shè)備或生產(chǎn)線上不可或缺的重要組成部分。
　　由于國(guó)外纏繞技術(shù)的起步比我國(guó)早，纏繞理論和軟件總體上都比我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)先進(jìn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各種回轉(zhuǎn)體和一般異型件的纏繞成型理論分析和軟件編程，并實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的生產(chǎn)。我國(guó)纖維

2、纏繞軌跡的設(shè)計(jì)都是基于傳統(tǒng)的參數(shù)化纏繞理論，該理論的設(shè)計(jì)是基于芯模的輪廓方程，適于回轉(zhuǎn)體或可以用方程描述的芯模的纏繞軌跡設(shè)計(jì)與規(guī)劃，并能夠設(shè)計(jì)出理想的穩(wěn)定纏繞軌跡；但是對(duì)于葉片、飛機(jī)進(jìn)氣道、三通管等不能用方程表達(dá)的異型體構(gòu)件，該理論不再適用。目前國(guó)內(nèi)使用的非回轉(zhuǎn)體復(fù)合材料構(gòu)件均為手糊成型，產(chǎn)品強(qiáng)度、穩(wěn)定性和加工效率均得不到保證。隨著異型件在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這種落后的加工方式已經(jīng)遠(yuǎn)不能夠滿足生產(chǎn)的需要，因此，如何設(shè)計(jì)與規(guī)劃異型體構(gòu)件的

3、纏繞軌跡已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題。
　　本文針對(duì)異型體構(gòu)件輪廓不能用方程描述的特點(diǎn)，提出了一種基于芯模表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的纏繞理論—面片纏繞理論，以解決一般異型件的纏繞成型問(wèn)題。面片纏繞理論的設(shè)計(jì)理念是首先對(duì)芯模網(wǎng)格化，取其表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，然后依據(jù)不滑線、不架空等穩(wěn)定纏繞的必要條件和空間幾何、微分幾何知識(shí)來(lái)確定纏繞軌跡落紗點(diǎn)，并進(jìn)行纖維纏繞軌跡整體規(guī)劃。由于采用面片纏繞理論得到的是離散點(diǎn)軌跡，傳統(tǒng)的后置處理方法已經(jīng)不再適用，因此本文提出了一

4、種新的復(fù)雜曲面纖維纏繞軌跡后置處理方法，它依據(jù)空間幾何知識(shí)和網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)來(lái)近似求取各向量，有效地解決了離散落紗點(diǎn)的后置處理問(wèn)題。
　　為驗(yàn)證面片纏繞理論和復(fù)雜曲面纏繞軌跡后置處理方法，本文采用SQL Server對(duì)芯模表面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、查詢等管理，利用 VC++與SQL Server接口訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并編制纏繞仿真和纏繞軌跡后置處理程序。對(duì)于組合回轉(zhuǎn)體，分別采用傳統(tǒng)參數(shù)化纏繞理論和面片纏繞理論對(duì)纏繞成型采用統(tǒng)一的纏繞