復合材料彎管的纖維纏繞研究.pdf

1、纖維纏繞技術是一種較為普遍使用的加工技術。從其加工過程易知,采用纖維纏繞技術纏繞軸對稱部件比較容易,但是對于非軸對稱部件的異形管(例如管道配件一彎管)進行纏繞路徑的設計和加工都較為困難。因為纏繞非軸對稱部件不僅要求有先進的硬件設備,而且更需要有纖維纏繞CAD/CAM軟件的支持。國際上,現(xiàn)有的非軸對稱纏繞CAD/CAM軟件都采用離散的三角片逼近法來設計和計算纏繞路徑,由此設計出的纖維路徑容易出現(xiàn)架橋、打滑等現(xiàn)象;而國內目前沒有能很好地對非

2、軸對稱部件進行設計的系統(tǒng),因此目前的纏繞技術不能適用于機械化、自動化生產(chǎn)彎管。然而在復合材料的應用中,管道占有很大的比重,其中彎管是必不可少的管道配件,如果管接頭的生產(chǎn)跟不上,勢必嚴重影響整條管道的壽命,造成巨大的損失。因此對于纖維纏繞彎管進行研究就顯得尤為重要,既有重大的理論指導意義而且有重要的實用價值。本文主要通過以下幾個方面對彎管的纖維纏繞進行了研究:
　　1.根據(jù)微分幾何知識及纖維穩(wěn)定纏繞原理,提出了含凹曲面構件上纖維穩(wěn)定

3、纏繞的判據(jù)條件;
　　2.根據(jù)彎管芯模的幾何特點,設計出了適合彎管纏繞的穩(wěn)定線型,并給出了確定該線型的方程,同時利用MATLAB語言對其線型進行仿真,證明了該線型設計的可纏繞性;
　　3.根據(jù)復合材料層合板理論,將纖維纏繞彎管視為層合板結構,利用ANSYS有限元分析軟件以及蔡一吳張量強度準則對彎管進行強度分析,并進一步預測出了彎管的破壞荷載;
　　4.根據(jù)優(yōu)化理論,以彎管質量最小作為優(yōu)化目標函數(shù),材料不失效作為約束條件