[發(fā)明專利]纖維復(fù)合材料于圓柱面的鋪放軌跡規(guī)劃方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011019927.1
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112255963B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹忠亮;林國軍;董明軍;朱昊;劉凱磊;富宏亞;韓振宇
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇理工學(xué)院
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

1.一種纖維復(fù)合材料于圓柱面的鋪放軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

S10基于待鋪放預(yù)浸絲束的圓柱面得到相應(yīng)的平板面，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則確定一預(yù)浸絲束于平面直角坐標(biāo)系下鋪放的NURBS曲線，所述預(yù)浸絲束由纖維復(fù)合材料制備；

S20將所述預(yù)浸絲束平面直角坐標(biāo)系下鋪放的NURBS曲線轉(zhuǎn)換至圓柱坐標(biāo)系，得到預(yù)浸絲束于圓柱面上的鋪放曲線；

S30根據(jù)該預(yù)浸絲束于圓柱面上的鋪放曲線，繞Z軸旋轉(zhuǎn)依次確定其他預(yù)浸絲束于圓柱面上的鋪放曲線，完成預(yù)浸絲束于圓柱面鋪放軌跡的規(guī)劃；

在步驟S10中，所述預(yù)浸絲束于平板面上鋪放的殘余應(yīng)變ε為：

其中，k_g為測地曲率；W_a為預(yù)浸絲束鋪放的實(shí)際寬度，且W_a＝D×n，D為預(yù)浸絲束的寬度，n為預(yù)浸絲束的根數(shù)；

假定寬度為W_a的預(yù)浸絲束在平板面上不產(chǎn)生屈皺的最小側(cè)彎半徑為r_min，當(dāng)ε增大到一臨界值至測地曲率半徑r_g＝r_min時(shí)，鋪放軌跡的曲率半徑R需滿足：

其中，f(x)為NURBS曲線的表達(dá)式。

2.如權(quán)利要求1所述的鋪放軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S20中，于圓柱底面的中心建立空間直角坐標(biāo)系作為圓柱坐標(biāo)系，且在所述圓柱坐標(biāo)系中，z軸與圓柱的中心軸重合，平板面于平面直角坐標(biāo)系下y軸方向的端點(diǎn)連線相交于圓柱坐標(biāo)系的oxz平面，則平面直角坐標(biāo)系與圓柱坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換式為：

其中，(x,y)為平面直角坐標(biāo)系上鋪設(shè)的預(yù)浸絲束任意一點(diǎn)的坐標(biāo)，(x',y',z')為平面直角坐標(biāo)系中的點(diǎn)(x,y)于圓柱坐標(biāo)系中對應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)；(x_a,y_a)為平板面中一頂點(diǎn)的坐標(biāo)，且所述頂點(diǎn)對應(yīng)位于圓柱坐標(biāo)系的x軸上；L為平板面x軸方向上的長度，r為圓柱的半徑，且r＝L/2π。

3.如權(quán)利要求2所述的鋪放軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，在步驟S30中，繞Z軸旋轉(zhuǎn)移動后的鋪放曲線坐標(biāo)為：

其中，m為旋轉(zhuǎn)移動的次數(shù)，m＝1,2,3…·N；W₀為需要移動的圓周弧長，W₀＝L/N；N為鋪放的軌跡條數(shù)，α_max為平面直角坐標(biāo)系下鋪設(shè)的預(yù)浸絲束各點(diǎn)的最大斜率值。

4.一種纖維復(fù)合材料于圓柱面的鋪放軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：

平面數(shù)據(jù)獲取模塊，用于基于待鋪放預(yù)浸絲束的圓柱面得到相應(yīng)的平板面，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則確定一預(yù)浸絲束于平面直角坐標(biāo)系下鋪放的NURBS曲線，所述預(yù)浸絲束由纖維復(fù)合材料制備；

圓柱曲線獲取模塊，用于將所述預(yù)浸絲束平面直角坐標(biāo)系下鋪放的NURBS曲線轉(zhuǎn)換至圓柱坐標(biāo)系，得到預(yù)浸絲束于圓柱面上的鋪放曲線；

鋪放軌跡規(guī)劃模塊，用于根據(jù)該預(yù)浸絲束于圓柱面上的鋪放曲線，繞Z軸旋轉(zhuǎn)依次確定其他預(yù)浸絲束于圓柱面上的鋪放曲線，完成預(yù)浸絲束于圓柱面鋪放軌跡的規(guī)劃；

在平面數(shù)據(jù)獲取模塊中，所述預(yù)浸絲束于平板面上鋪放的殘余應(yīng)變ε為：

其中，k_g為測地曲率；W_a為預(yù)浸絲束鋪放的實(shí)際寬度，且W_a＝D×n，D為預(yù)浸絲束的寬度，n為預(yù)浸絲束的根數(shù)；

假定寬度為W_a的預(yù)浸絲束在平板面上不產(chǎn)生屈皺的最小側(cè)彎半徑為r_min，當(dāng)ε增大到一臨界值至測地曲率半徑r_g＝r_min時(shí)，鋪放軌跡的曲率半徑R需滿足：

其中，f(x)為NURBS曲線的表達(dá)式。