專利名稱：非可展曲面零件自動纖維鋪放變角度軌跡規劃方法
技術領域：
本發明涉及一種非可展曲面零件纖維鋪放軌跡規劃方法。
背景技術：
自動鋪放技術是實現大尺寸、復雜形狀復合材料構件成型的先進制造技術之一。 在自動纖維鋪放過程中，所采用的軌跡規劃算法會直接影響到最終復合材料構件的各項性能及鋪放過程的復雜程度。目前，在實際生產中，最為常用的是采用定角度鋪放方式所制造 0°鋪層、45°鋪層和90°鋪層。荷蘭代爾夫特理工大學的研究人員提出了“變剛度”鋪層鋪放，這類鋪層剛度的變化是由于鋪放角度的不斷變化所導致的，針對變角度鋪放，他們研究了測地線方式、常曲率方式及角度線性變化方式的軌跡規劃算法。但無論是目前采用的傳統的定角度鋪放方式，還是Gurdal等人研究的“變剛度”鋪層，都存在共同的缺點，即在纖維鋪放過程中(除始端和末端外)，都會不可避免的出現剪切和重送的現象。而出現的剪切和重送的現象，一方面會對復合材料構件的外形精度和對各項性能產生影響，另一方面會使纖維鋪放過程的復雜程度加劇。
發明內容
本發明的目的是為解決非可展曲面零件在自動纖維鋪放過程中不可避免的出現剪切和重送的現象，影響復合材料構件的外形精度和對各項性能產生影響，使纖維鋪放過程的復雜程度加劇的問題，提供一種非可展曲面零件自動纖維鋪放變角度軌跡規劃方法。本發明解決上述問題采取的技術方案有三個，分別是方案一非可展曲面零件自動纖維鋪放變角度軌跡規劃方法，所述方法由以下步驟實現步驟一獲取非可展曲面零件的數據信息；所述非可展曲面零件為非可展回轉筒類零件，所述非可展回轉筒類零件的軸線為直線，與所述軸線垂直的截面均為圓截面，非可展回轉筒類零件的母線為樣條曲線；將所述軸線等分成m-1份，過數個等分點m作所述軸線的垂面，得到非可展回轉筒類零件的外側面與所述垂面的數條交線，定義數條交線組合構成交線數組z，同時測量每條交線的長度；步驟二 計算每條交線上的預浸絲束的鋪放參考角；定義交線數組ζ中周長最短的交線為Ztl，以交線數組ζ中周長最短的交線^為標準，設定預浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預浸絲束的鋪放參考角α，則預浸絲束鋪放的有效寬度We= (bX c)/cos α ；當預浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時， 則預浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時，預浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實際寬度Wa， 即預浸絲束鋪放的實際寬度Wa = bXc ；其中b為預浸絲寬度，mm ；c為預浸絲根數；設定預浸絲束的鋪放軌跡的條數為N，則
權利要求
1.非可展曲面零件自動纖維鋪放變角度軌跡規劃方法，其特征在于所述方法由以下步驟實現步驟一獲取非可展曲面零件的數據信息；所述非可展曲面零件為非可展回轉筒類零件，所述非可展回轉筒類零件的軸線為直線，與所述軸線垂直的截面均為圓截面，非可展回轉筒類零件的母線為樣條曲線；將所述軸線等分成m-1份，過數個等分點m作所述軸線的垂面，得到非可展回轉筒類零件的外側面與所述垂面的數條交線，定義數條交線組合構成交線數組z，同時測量每條交線的長度；步驟二 計算每條交線上的預浸絲束的鋪放參考角；定義交線數組ζ中周長最短的交線為Ztl,以交線數組ζ中周長最短的交線^為標準， 設定預浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預浸絲束的鋪放參考角α，則預浸絲束鋪放的有效寬度We= (b X c)/cos α ；當預浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時，則預浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時，預浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實際寬度^，即預浸絲束鋪放的實際寬度Wa = bXc ；其中b為預浸絲寬度，mm ；c為預浸絲根數；設定預浸絲束的鋪放軌跡的條數為N，則
2.非可展曲面零件自動纖維鋪放變角度軌跡規劃方法，其特征在于所述方法由以下步驟實現步驟一獲取非可展曲面零件的數據信息；所述非可展曲面零件為非可展曲面變截面錐殼類零件，所述非可展曲面變截面錐殼類零件的軸線為曲線，與所述軸線垂直的截面均為圓截面，圓截面周長的大小是連續變化的， 周長最小的圓截面出現在非可展曲面變截面錐殼類零件的一端上；將所述軸線等分成m-1份，過數個等分點m作所述軸線的垂面，得到非可展曲面變截面錐殼類零件的外側面與所述垂面的數條交線，定義數條交線組合構成交線數組z，同時測量每條交線的長度；步驟二 計算每條交線上的預浸絲束的鋪放參考角；定義交線數組ζ中周長最短的交線為Ztl,以交線數組ζ中周長最短的交線^為標準， 設定預浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預浸絲束的鋪放參考角α，則預浸絲束鋪放的有效寬度We= (b X c)/cos α ；當預浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時，則預浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時，預浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實際寬度^，即預浸絲束鋪放的實際寬度Wa = bXc ；其中b為預浸絲寬度，mm ；c為預浸絲根數；設定預浸絲束的鋪放軌跡的條數為N，則
3.非可展曲面零件自動纖維鋪放變角度軌跡規劃方法，其特征在于所述方法由以下步驟實現步驟一獲取非可展曲面零件的數據信息；所述非可展曲面零件為非可展曲面變截面接頭類零件，所述非可展曲面變截面接頭類零件的軸線為曲線，與所述軸線垂直的截面均為圓截面，圓截面周長的大小是連續變化的， 周長最小的圓截面出現在非可展曲面變截面接頭類零件上的中部；將所述軸線等分成m-1份，過數個等分點m作所述軸線的垂面，得到非可展曲面變截面接頭類零件的外側面與所述垂面的數條交線，定義數條交線組合構成交線數組z，同時測量每條交線的長度；步驟二 計算每條交線上的預浸絲束的鋪放參考角；定義交線數組ζ中周長最短的交線為Ztl,以交線數組ζ中周長最短的交線^為標準， 設定預浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預浸絲束的鋪放參考角α，則預浸絲束鋪放的有效寬度We= (b X c)/cos α ；當預浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時，則預浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時，預浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實際寬度^，即預浸絲束鋪放的實際寬度Wa = bXc ；其中b為預浸絲寬度，mm ；c為預浸絲根數；設定預浸絲束的鋪放軌跡的條數為N，則
全文摘要
非可展曲面零件自動纖維鋪放變角度軌跡規劃方法。它涉及一種非可展曲面零件纖維鋪放軌跡規劃制作方法。為解決非可展曲面零件在自動纖維鋪放過程中不可避免的出現剪切和重送的現象，影響復合材料構件的外形精度和對各項性能產生影響，使纖維鋪放過程的復雜程度加劇的問題。方案一的步驟是在非可展回轉筒類零件上獲取數據信息；計算每條交線上的預浸絲束的鋪放參考角；確定初始軌跡上的點；確定其它軌跡上的點；制作軌跡線。方案二與方案一的不同是在非可展曲面變截面錐殼類零件上獲取數據信息；方案三與方案一和二的不同是在非可展曲面變截面接頭類零件上獲取數據信息。本發明用于對非可展曲面零件的外表面進行自動纖維鋪放變角度軌跡。
文檔編號B29C70/38GK102529115SQ201110459960
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者富宏亞, 李玥華, 韓振宇 申請人:哈爾濱工業大學