基于測(cè)地線算法的復(fù)合材料翼梁自動(dòng)鋪絲技術(shù)研究.pdf

1、翼梁是飛機(jī)機(jī)翼的大型主承力構(gòu)件,利用自動(dòng)鋪絲技術(shù)成形復(fù)合材料翼梁時(shí),必須保證很高的鋪放精度和鋪放質(zhì)量,才能達(dá)到復(fù)合材料翼梁所需的力學(xué)性能。本文以提高復(fù)合材料翼梁自動(dòng)鋪絲過程中的精度和鋪放質(zhì)量為目標(biāo),開展相關(guān)的研究。
　　在采用固定角算法、旋轉(zhuǎn)芯模的復(fù)合材料翼梁自動(dòng)鋪絲中,翼梁拐角區(qū)域出現(xiàn)了預(yù)浸料的屈曲和皺褶,在分析出現(xiàn)這一現(xiàn)象的三個(gè)原因的基礎(chǔ)上,通過有限元模擬的方法計(jì)算出因旋轉(zhuǎn)芯模所引起的鋪絲誤差。分析了自動(dòng)鋪絲在翼梁拐角處的運(yùn)動(dòng)

2、特點(diǎn),通過對(duì)比旋轉(zhuǎn)芯模和固定芯模兩種模具選擇方式各自的優(yōu)缺點(diǎn),建立自動(dòng)鋪絲模具選擇的參考標(biāo)準(zhǔn)。
　　建立自動(dòng)鋪絲過程中預(yù)浸料側(cè)向彎曲的模型,推導(dǎo)出預(yù)浸料側(cè)向彎曲的屈曲半徑計(jì)算公式,分析自動(dòng)鋪絲溫度、壓力、速度和預(yù)浸料粘附力對(duì)預(yù)浸料側(cè)向屈曲半徑的影響。通過在鋁制模具表面鋪放不同半徑的預(yù)浸料圓弧進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)對(duì)于已發(fā)生屈曲和皺褶的 R1000mm和R900mm圓弧,升高鋪放溫度和鋪放壓力、降低鋪放速度到一定值會(huì)使皺褶消失,即在這些條件

3、下有利于預(yù)浸料的側(cè)向彎曲;預(yù)先在模具上鋪放預(yù)浸料鋪層,再鋪放不同半徑的圓弧,發(fā)現(xiàn)預(yù)浸料圓弧的屈曲半徑降低至R700mm,表明在相同的鋪放條件下,預(yù)先在模具上鋪放預(yù)浸料鋪層能極大的提高預(yù)浸料的側(cè)向彎曲能力。
　　根據(jù)翼梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力特點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行測(cè)地線算法的軌跡規(guī)劃,減小了翼梁自動(dòng)鋪絲過程中預(yù)浸料的側(cè)向偏轉(zhuǎn)量,消除了預(yù)浸料的屈曲和皺褶,提高了鋪放質(zhì)量。對(duì)小曲率非可展翼梁曲面進(jìn)行測(cè)地線算法的軌跡規(guī)劃時(shí),相鄰路徑預(yù)浸紗間會(huì)有較小的重

4、疊和間隙,這一重疊和間隙量較小,不能通過自動(dòng)鋪絲機(jī)進(jìn)行增紗或減紗,卻會(huì)增加鋪放和固化件缺陷;提出一種變角度軌跡設(shè)計(jì)的方法,以消除相鄰預(yù)浸紗間微小的重疊和間隙。當(dāng)重疊和間隙較大時(shí),對(duì)翼梁進(jìn)行分段規(guī)劃的方法,在每個(gè)分區(qū)內(nèi)對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行其所允許的、不發(fā)生屈曲的偏轉(zhuǎn),并將分散的重疊或間隙集中在分區(qū)的交界處進(jìn)行相應(yīng)的斷紗或送紗處理。
　　采用Visual C++6.0編程實(shí)現(xiàn)對(duì)上述軌跡規(guī)劃算法的軟件開發(fā),并利用后置處理軟件生成翼梁模型0°、9