專利名稱：非可展曲面零件自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非可展曲面零件纖維鋪放軌跡規(guī)劃方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)鋪放技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大尺寸、復(fù)雜形狀復(fù)合材料構(gòu)件成型的先進(jìn)制造技術(shù)之一。 在自動(dòng)纖維鋪放過程中，所采用的軌跡規(guī)劃算法會(huì)直接影響到最終復(fù)合材料構(gòu)件的各項(xiàng)性能及鋪放過程的復(fù)雜程度。目前，在實(shí)際生產(chǎn)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(xué)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(dǎo)致的，針對(duì)變角度鋪放，他們研究了測(cè)地線方式、常曲率方式及角度線性變化方式的軌跡規(guī)劃算法。但無論是目前采用的傳統(tǒng)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(diǎn)，即在纖維鋪放過程中(除始端和末端外)，都會(huì)不可避免的出現(xiàn)剪切和重送的現(xiàn)象。而出現(xiàn)的剪切和重送的現(xiàn)象，一方面會(huì)對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的外形精度和對(duì)各項(xiàng)性能產(chǎn)生影響，另一方面會(huì)使纖維鋪放過程的復(fù)雜程度加劇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決非可展曲面零件在自動(dòng)纖維鋪放過程中不可避免的出現(xiàn)剪切和重送的現(xiàn)象，影響復(fù)合材料構(gòu)件的外形精度和對(duì)各項(xiàng)性能產(chǎn)生影響，使纖維鋪放過程的復(fù)雜程度加劇的問題，提供一種非可展曲面零件自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡規(guī)劃方法。本發(fā)明解決上述問題采取的技術(shù)方案有三個(gè)，分別是方案一非可展曲面零件自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡規(guī)劃方法，所述方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一獲取非可展曲面零件的數(shù)據(jù)信息；所述非可展曲面零件為非可展回轉(zhuǎn)筒類零件，所述非可展回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)個(gè)等分點(diǎn)m作所述軸線的垂面，得到非可展回轉(zhuǎn)筒類零件的外側(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線，定義數(shù)條交線組合構(gòu)成交線數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線的長度；步驟二 計(jì)算每條交線上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線數(shù)組ζ中周長最短的交線為Ztl，以交線數(shù)組ζ中周長最短的交線^為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預(yù)浸絲束的鋪放參考角α，則預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We= (bX c)/cos α ；當(dāng)預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時(shí)， 則預(yù)浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時(shí)，預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實(shí)際寬度Wa， 即預(yù)浸絲束鋪放的實(shí)際寬度Wa = bXc ；其中b為預(yù)浸絲寬度，mm ；c為預(yù)浸絲根數(shù)；設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放軌跡的條數(shù)為N，則
權(quán)利要求
1.非可展曲面零件自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡規(guī)劃方法，其特征在于所述方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一獲取非可展曲面零件的數(shù)據(jù)信息；所述非可展曲面零件為非可展回轉(zhuǎn)筒類零件，所述非可展回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)個(gè)等分點(diǎn)m作所述軸線的垂面，得到非可展回轉(zhuǎn)筒類零件的外側(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線，定義數(shù)條交線組合構(gòu)成交線數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線的長度；步驟二 計(jì)算每條交線上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線數(shù)組ζ中周長最短的交線為Ztl,以交線數(shù)組ζ中周長最短的交線^為標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預(yù)浸絲束的鋪放參考角α，則預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We= (b X c)/cos α ；當(dāng)預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時(shí)，則預(yù)浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時(shí)，預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實(shí)際寬度^，即預(yù)浸絲束鋪放的實(shí)際寬度Wa = bXc ；其中b為預(yù)浸絲寬度，mm ；c為預(yù)浸絲根數(shù)；設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放軌跡的條數(shù)為N，則
2.非可展曲面零件自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡規(guī)劃方法，其特征在于所述方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一獲取非可展曲面零件的數(shù)據(jù)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(xù)變化的， 周長最小的圓截面出現(xiàn)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(shù)個(gè)等分點(diǎn)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(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線，定義數(shù)條交線組合構(gòu)成交線數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線的長度；步驟二 計(jì)算每條交線上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線數(shù)組ζ中周長最短的交線為Ztl,以交線數(shù)組ζ中周長最短的交線^為標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預(yù)浸絲束的鋪放參考角α，則預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We= (b X c)/cos α ；當(dāng)預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時(shí)，則預(yù)浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時(shí)，預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實(shí)際寬度^，即預(yù)浸絲束鋪放的實(shí)際寬度Wa = bXc ；其中b為預(yù)浸絲寬度，mm ；c為預(yù)浸絲根數(shù)；設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放軌跡的條數(shù)為N，則
3.非可展曲面零件自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡規(guī)劃方法，其特征在于所述方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一獲取非可展曲面零件的數(shù)據(jù)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(xù)變化的， 周長最小的圓截面出現(xiàn)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(shù)個(gè)等分點(diǎn)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(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線，定義數(shù)條交線組合構(gòu)成交線數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線的長度；步驟二 計(jì)算每條交線上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線數(shù)組ζ中周長最短的交線為Ztl,以交線數(shù)組ζ中周長最短的交線^為標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線之間的夾角為預(yù)浸絲束的鋪放參考角α，則預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We= (b X c)/cos α ；當(dāng)預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸向方向一致時(shí)，則預(yù)浸絲束的鋪放參考角α為0°，此時(shí)，預(yù)浸絲束鋪放的有效寬度We等于其實(shí)際寬度^，即預(yù)浸絲束鋪放的實(shí)際寬度Wa = bXc ；其中b為預(yù)浸絲寬度，mm ；c為預(yù)浸絲根數(shù)；設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放軌跡的條數(shù)為N，則
全文摘要
非可展曲面零件自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡規(guī)劃方法。它涉及一種非可展曲面零件纖維鋪放軌跡規(guī)劃制作方法。為解決非可展曲面零件在自動(dòng)纖維鋪放過程中不可避免的出現(xiàn)剪切和重送的現(xiàn)象，影響復(fù)合材料構(gòu)件的外形精度和對(duì)各項(xiàng)性能產(chǎn)生影響，使纖維鋪放過程的復(fù)雜程度加劇的問題。方案一的步驟是在非可展回轉(zhuǎn)筒類零件上獲取數(shù)據(jù)信息；計(jì)算每條交線上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；確定初始軌跡上的點(diǎn)；確定其它軌跡上的點(diǎn)；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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)信息。本發(fā)明用于對(duì)非可展曲面零件的外表面進(jìn)行自動(dòng)纖維鋪放變角度軌跡。
文檔編號(hào)B29C70/38GK102529115SQ201110459960
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者富宏亞, 李玥華, 韓振宇 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)