專(zhuān)利名稱(chēng)：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(guò)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(guò)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(lèi)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(xiàn)方式、常曲率方式及角度線(xiàn)性變化方式的軌跡規(guī)劃算法。但無(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程的復(fù)雜程度加劇的問(wèn)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(wèn)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(lèi)零件，所述非可展回轉(zhuǎn)筒類(lèi)零件的軸線(xiàn)為直線(xiàn)，與所述軸線(xiàn)垂直的截面均為圓截面，非可展回轉(zhuǎn)筒類(lèi)零件的母線(xiàn)為樣條曲線(xiàn)；將所述軸線(xiàn)等分成m-1份，過(guò)數(shù)個(gè)等分點(diǎn)m作所述軸線(xiàn)的垂面，得到非可展回轉(zhuǎn)筒類(lèi)零件的外側(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線(xiàn)，定義數(shù)條交線(xiàn)組合構(gòu)成交線(xiàn)數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線(xiàn)的長(zhǎng)度；步驟二 計(jì)算每條交線(xiàn)上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)為Ztl，以交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)^為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線(xiàn)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(lèi)零件，所述非可展回轉(zhuǎn)筒類(lèi)零件的軸線(xiàn)為直線(xiàn)，與所述軸線(xiàn)垂直的截面均為圓截面，非可展回轉(zhuǎn)筒類(lèi)零件的母線(xiàn)為樣條曲線(xiàn)；將所述軸線(xiàn)等分成m-1份，過(guò)數(shù)個(gè)等分點(diǎn)m作所述軸線(xiàn)的垂面，得到非可展回轉(zhuǎn)筒類(lèi)零件的外側(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線(xiàn)，定義數(shù)條交線(xiàn)組合構(gòu)成交線(xiàn)數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線(xiàn)的長(zhǎng)度；步驟二 計(jì)算每條交線(xiàn)上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)為Ztl,以交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)^為標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線(xiàn)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(lèi)零件，所述非可展曲面變截面錐殼類(lèi)零件的軸線(xiàn)為曲線(xiàn)，與所述軸線(xiàn)垂直的截面均為圓截面，圓截面周長(zhǎng)的大小是連續(xù)變化的， 周長(zhǎng)最小的圓截面出現(xiàn)在非可展曲面變截面錐殼類(lèi)零件的一端上；將所述軸線(xiàn)等分成m-1份，過(guò)數(shù)個(gè)等分點(diǎn)m作所述軸線(xiàn)的垂面，得到非可展曲面變截面錐殼類(lèi)零件的外側(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線(xiàn)，定義數(shù)條交線(xiàn)組合構(gòu)成交線(xiàn)數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線(xiàn)的長(zhǎng)度；步驟二 計(jì)算每條交線(xiàn)上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)為Ztl,以交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)^為標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線(xiàn)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(lèi)零件，所述非可展曲面變截面接頭類(lèi)零件的軸線(xiàn)為曲線(xiàn)，與所述軸線(xiàn)垂直的截面均為圓截面，圓截面周長(zhǎng)的大小是連續(xù)變化的， 周長(zhǎng)最小的圓截面出現(xiàn)在非可展曲面變截面接頭類(lèi)零件上的中部；將所述軸線(xiàn)等分成m-1份，過(guò)數(shù)個(gè)等分點(diǎn)m作所述軸線(xiàn)的垂面，得到非可展曲面變截面接頭類(lèi)零件的外側(cè)面與所述垂面的數(shù)條交線(xiàn)，定義數(shù)條交線(xiàn)組合構(gòu)成交線(xiàn)數(shù)組z，同時(shí)測(cè)量每條交線(xiàn)的長(zhǎng)度；步驟二 計(jì)算每條交線(xiàn)上的預(yù)浸絲束的鋪放參考角；定義交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)為Ztl,以交線(xiàn)數(shù)組ζ中周長(zhǎng)最短的交線(xiàn)^為標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)定預(yù)浸絲束的鋪放參考方向與軸線(xiàn)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(guò)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(guò)程的復(fù)雜程度加劇的問(wèn)題。方案一的步驟是在非可展回轉(zhuǎn)筒類(lèi)零件上獲取數(shù)據(jù)信息；計(jì)算每條交線(xiàn)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(xiàn)。方案二與方案一的不同是在非可展曲面變截面錐殼類(lèi)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(lèi)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(kāi)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)