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复合材料铺丝成型中的路径规划

针对复合材料自动铺丝路径规划问题,提出了一种新的基于正交投影的铺丝路径生成算法。首先根据铺丝意图设计空间曲线,然后正交投影到铺丝面上,利用经典的微分几何方法建立特征投影曲线的微分方  (本文共6页) 阅读全文>>

南京航空航天大学
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复合材料铺丝成型中的路径规划

复合材料自动铺丝技术是一种新型复合材料自动化制造技术,具有加工成本低、速度快、成品质量高、强度高等特点,在发达国家己广泛应用于航空航天领域,而我国相关研究与应用则处于起步阶段。复合材料自动铺丝成型技术中铺丝轨迹的规划,即是复合材料纤维在芯模铺丝面上的排列分布方式,是为了自动铺丝加工而设计的,主要解决铺丝头在芯模表面运动时的路径问题。本文就复合材料自动铺丝技术中的自动铺丝路径规划进行了相关研究,主要完成了以下几方面的工作:(1)介绍了芯模构建中材料的选取和芯模制备,以及芯模在设计坐标下的定位方法,并讨论了芯模构建的原则。(2)针对复合材料自动铺丝路径规划问题,提出了一种新的基于正交投影的铺丝路径生成算法。首先根据芯模面上的离散信息设计空间曲线,然后将其正交投影到铺丝面上,利用经典的微分几何方法建立特征投影曲线的微分方程,用数值方法求解得到铺丝面上数据点,并用B样条曲线拟合这些点得到铺丝参考线,这种铺丝路径可以实现任意角度的铺放。(...  (本文共57页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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复合材料构件自动铺丝成型中的路径生成算法研究

在飞机上大量使用复合材料是航空业未来发展的必然趋势,而实现这一转变的制造技术之一是先进的纤维束自动铺放成型。它在发达国家已广泛应用于大型航空航天复合材料构件的制备,而在国内的相关研究尚处于起步阶段。CAD/CAM技术与材料技术、成型装备是实现自动铺放的三大要素。其中,CAD/CAM技术是重要基础,在充分掌握其工艺原理的条件下,对其进行先行的研究与探索是十分必要的。在CAD/CAM技术中,预定路径的规划与设计又是实现自动铺放的关键技术之一。将其作为课题进行深入研究,对我国研制具有自主知识产权的高性能纤维铺放设备具有重要的意义。本文综合铺丝工艺、成型构件和各种铺放条件,并抽象为数学模型,借助经典微分几何理论与向量代数方法,建立路径曲线方程,进而将路径轨迹的求解问题转化为常微分方程的迭代计算问题,利用它精确地表述路径生成与变化所遵循的基本规律。论文的主要研究成果如下:1.研究分析了铺丝工艺、曲面外形以及路径规划之间的制约关系。讨论了复...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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基于测地等距网的铺丝路径规划

自动铺丝技术是一种新型复合材料自动化成型技术,具有加工成本低、速度快、成品质量高等特点,在北美以及欧洲的一些发达国家已广泛应用于航空航天领域,而我国处于刚起步阶段。复合材料自动铺丝技术中的路径规划,主要解决铺丝头在芯模表面运动时的轨迹问题。本文就复合材料自动铺丝技术中的路径规划进行了相关研究,主要完成了以下几方面的工作:(1)介绍了芯模构建中材料的选取和芯模制备,以及芯模在设计坐标下的定位方法,并讨论了芯模构建的原则。同时对国内外的铺丝路径规划算法进行了分析。(2)讨论了新的铺丝路径规划方法中曲面测地线的求解方法。给出一种改进的测地线计算方法,在此基础上推导了一种新的曲面上测地线的迭代求解,以及误差控制算法。最后利用MATLAB工具对该算法进行了验证和实现。(3)针对开边复合材料构件自动铺丝路径规划问题,提出了一种新的基于测地等距网的铺丝路径规划算法。克服了已有的传统算法计算量大,需要求解二阶或以上常微分方程的缺点,使整体路径规...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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基于CATIA的自动铺丝机运动仿真系统开发

自动铺丝技术是一种新型复合材料自动化加工技术,由于其所生产的产品具有比传统材料更高的力学性能和使用性能,因此在航空航天领域应用广泛。龙门式自动铺丝机是一种常用的自动铺丝机结构形式。运动仿真技术是是纤维铺放成型CAD/CAM系统的重要组成部分,能够提高产品研发速度、降低开发成本、防止运动干涉、减少设计错误等。因此,对自动铺丝机运动仿真系统的开发,具有重要的理论意义和实用价值。首先,本文研究了自动铺丝纤维铺放轨迹的规划方法。利用等铺放角法,生成了初始轨迹。确定了生成初始轨迹过程中,曲率和步长的计算方法,同时分析了判断初始轨迹是否到达芯模曲面边界的方法。生成初始轨迹后,通过将初始轨迹通过偏移,实现了整个芯模曲面铺放轨迹的密化。并且,对偏移过程中,丝束根数和间隙与重叠面积的计算方法进行了分析。通过CATIA二次开发的方法,对所研究的轨迹规划算法进行了验证。其次,针对7自由度龙门式自动铺丝设备进行了后置处理算法的研究。将该后置处理问题转化...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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自动铺丝束CAD/CAE/CAM技术研究

自动铺丝束成型技术是一种新型的复合材料先进制造技术,是现代机器人技术、计算机数控技术、CAD/CAE/CAM技术在复合材料制造领域的综合应用。先进的多自由度铺放成型设备及其数控系统、专用的CAD/CAE/CAM编程系统、恰当的铺丝工艺过程及工艺参数控制是自动铺丝束成型的三大支撑技术。本文就面向纤维铺放的专用CAD/CAE/CAM系统的轨迹规划进行了相关研究,主要完成了以下几方面的工作:1.基于纤维铺放CAD/CAE/CAM的需求,综合分析了现有CAD/CAE/CAM平台性能及其二次开发接口,提出了应用UG平台进行二次开发实现纤维铺放CAD/CAM模块与基于ANSYS平台实现纤维铺放的CAE模块相结合的开发策略。2.研究了铺层顺序和铺设角度对单向拉伸开孔层合板应力集中的影响;提出了以普通铺层和加强铺层按照一定顺序组合的层合板铺层设计方法,并以单向拉伸开孔平板和销栓挤压开孔平板为例,研究了加强铺层的CAD/CAE/CAM一体化纤维铺...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>