[發明專利]一種復合材料結構中曲面鋪層的下料方法

有效

• 申請號: 201010000809.6
• 申請日: 2010-01-18
• 公開（公告）號: CN101811580A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 薛向晨;梁憲珠;常海峰
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B64F5/00
• 分類號: B64F5/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于復合材料成形領域，涉及一種復合材料結構中曲面鋪層 的下料方法。

背景技術

目前，對于曲面類的復合材料結構，其下料形狀多為等寬的帶狀， 鋪疊時按照基準方向在曲面上的投影線為鋪疊起始線，在鋪疊好第一條 鋪層后，其余的帶狀鋪層都沿著上一條鋪層的邊界并行鋪疊，直至鋪滿 整個形面。這種方法在平面上是可行的，但對于曲面結構由于外形的影 響，相互并排的纖維會漸漸的偏離最初的起始線。在結構的邊緣偏離會 很大，并且斷纖維會集中出現。

發明內容

本發明的目的是提出一種使曲面結構承載更合理，連續纖維分布更 均勻的下料方法。本發明的技術解決方案是，

(一)分別定義鋪層中的纖維角度的基準方向、定義鋪層中條狀子 鋪層的最大寬度W_max、定義鋪層中條狀子鋪層的最小寬度W_min、定義 鋪層中條狀子鋪層每次增加的寬度ΔW；

(二)做鋪層的纖維角度的基準方向的法平面集；

(三)選取鋪層中的纖維角度的基準方向法平面與鋪層形面的最長 交線；

(四)將這個最長交線的一個端點作為第一個起始點；

(五)在這條交線上按定義條狀子鋪層的最小寬度的距離等距排列 點(如果設點的間距為W，那么W＝W_min)；

(六)以每一個等距排列的點在鋪疊曲面內做鋪層的纖維角度的基 準方向的測地線；

(七)判斷按照這些測地線所裁的條狀子鋪層是否可以展開成平 面，可以展開成平面，將排列點的間距增加一個每次增加的寬度值 (W＝W_n+ΔW)，返回至上述步驟(五)；不可以展開成平面或大于定義 鋪層預浸料的最大寬度，將排列點的距離寬度減少一個增加的寬度 (W＝W_n-ΔW)，如果初始寬度就不可展，則更改初始寬度；

(八)在這條交線上按照步驟(七)得到的寬度重新等距排列點；

(九)過每一個等距排列的點在鋪疊曲面內做鋪層纖維角度的基準 方向的測地線，即為此角度方向鋪層的裁剪線。

所述鋪層中的纖維方向與基準方向的角度是-90°～90°。

本發明是將要鋪疊的曲面各個鋪層分成條狀下料，整個鋪層由若干 條狀子鋪層組成，然后在模具表面將每一層的各個條狀子鋪層拼成完整 的鋪層。其中條狀子鋪層的形狀是鋪疊的曲面上的某兩條測地線之間的 形狀，其中一條邊緣上的纖維為連續纖維，在條狀子鋪層展開成平面時 此條纖維為直線。此方法使得復合材料曲面結構的承載更合理，連續纖 維分布更均勻。

附圖說明

圖1是本發明實施例一流程圖；

圖2是本發明實施例一初步劃分的0度鋪層下料形狀示意圖；

圖3是本發明實施例一最終的0度鋪層下料形狀示意圖；

圖4是本發明實施例二流程圖；

圖5是本發明實施例二初步劃分的帶角度的鋪層的下料邊界形狀示 意圖；

圖6是本發明實施例二最終的帶角度的鋪層的下料邊界形狀示意 圖。

具體實施方式

(一)分別定義鋪層的纖維的角度基準方向、定義條狀子鋪層的最 大寬度W_max、定義條狀子鋪層的最小寬度W_min、定義條狀子鋪層每次 增加的寬度ΔW；

(二)做鋪層的纖維的角度基準方向的法平面集；

(三)選取鋪層的纖維的角度基準方向法平面與鋪層形面的最長交 線；

(四)將這個最長交線的一個端點作為第一個起始點；

(五)在這條交線上按條狀子鋪層的最小寬度的距離等距排列點 (如果設點的間距為W，那么W＝W_min)；

(六)以每一個等距排列的點在鋪疊曲面內做鋪層的纖維的角度基 準方向的測地線；

(七)判斷按照這些測地線所裁的區域預浸料是否可以展開成平 面，可以展開成平面，將排列點的間距增加一個每次增加的寬度值 (W＝W_n+ΔW)，返回至上述步驟(五)；不可以展開成平面或大于定義 鋪層預浸料的最大寬度，將排列點的距離寬度減少一個增加的寬度 (W＝W_n-ΔW)，如果初始寬度就不可展，則更改初始寬度；