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专利号: 2020110199271
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种纤维复合材料于圆柱面的铺放轨迹规划方法,其特征在于,包括:

S10基于待铺放预浸丝束的圆柱面得到相应的平板面,并根据预设规则确定一预浸丝束于平面直角坐标系下铺放的NURBS曲线,所述预浸丝束由纤维复合材料制备;

S20将所述预浸丝束平面直角坐标系下铺放的NURBS曲线转换至圆柱坐标系,得到预浸丝束于圆柱面上的铺放曲线;

S30根据该预浸丝束于圆柱面上的铺放曲线,绕Z轴旋转依次确定其他预浸丝束于圆柱面上的铺放曲线,完成预浸丝束于圆柱面铺放轨迹的规划。

2.如权利要求1所述的铺放轨迹规划方法,其特征在于,在步骤S10中,所述预浸丝束于平板面上铺放的残余应变ε为:其中,kg为测地曲率;Wa为预浸丝束铺放的实际宽度,且Wa=D×n,D为预浸丝束的宽度,n为预浸丝束的根数;

假定宽度为Wa的预浸丝束在平板面上不产生屈皱的最小侧弯半径为rmin,当ε增大到一临界值至测地曲率半径rg=rmin时,铺放轨迹的曲率半径R需满足:其中,f(x)为NURBS曲线的表达式。

3.如权利要求2所述的铺放轨迹规划方法,其特征在于,在步骤S20中,于圆柱底面的中心建立空间直角坐标系作为圆柱坐标系,且在所述圆柱坐标系中,z轴与圆柱的中心轴重合,平板面于平面直角坐标系下y轴方向的端点连线相交于圆柱坐标系的oxz平面,则平面直角坐标系与圆柱坐标系之间的坐标变换式为:其中,(x,y)为平面直角坐标系上铺设的预浸丝束任意一点的坐标,(x',y',z')为平面直角坐标系中的点(x,y)于圆柱坐标系中对应点的坐标;(xa,ya)为平板面中一顶点的坐标,且所述顶点对应位于圆柱坐标系的x轴上;L为平板面x轴方向上的长度,r为圆柱的半径,且r=L/2π。

4.如权利要求3所述的铺放轨迹规划方法,其特征在于,在步骤S30中,绕Z轴旋转移动后的铺放曲线坐标为:其中,m为旋转移动的次数,m=1,2,3····N;W0为需要移动的圆周弧长,W0=L/N;N为铺放的轨迹条数, αmax为平面直角坐标系下铺设的预浸丝束各点的最大斜率值。

5.一种纤维复合材料于圆柱面的铺放轨迹规划装置,其特征在于,包括:

平面数据获取模块,用于基于待铺放预浸丝束的圆柱面得到相应的平板面,并根据预设规则确定一预浸丝束于平面直角坐标系下铺放的NURBS曲线,所述预浸丝束由纤维复合材料制备;

圆柱曲线获取模块,用于将所述预浸丝束平面直角坐标系下铺放的NURBS曲线转换至圆柱坐标系,得到预浸丝束于圆柱面上的铺放曲线;

铺放轨迹规划模块,用于根据该预浸丝束于圆柱面上的铺放曲线,绕Z轴旋转依次确定其他预浸丝束于圆柱面上的铺放曲线,完成预浸丝束于圆柱面铺放轨迹的规划。

6.如权利要求5所述的铺放轨迹规划装置,其特征在于,在平面数据获取模块中,所述预浸丝束于平板面上铺放的残余应变ε为:其中,kg为测地曲率;Wa为预浸丝束铺放的实际宽度,且Wa=D×n,D为预浸丝束的宽度,n为预浸丝束的根数;

假定宽度为Wa的预浸丝束在平板面上不产生屈皱的最小侧弯半径为rmin,当ε增大到一临界值至测地曲率半径rg=rmin时,铺放轨迹的曲率半径R需满足:其中,f(x)为NURBS曲线的表达式。

7.如权利要求6所述的铺放轨迹规划装置,其特征在于,在圆柱曲线获取模块中,于圆柱底面的中心建立空间直角坐标系作为圆柱坐标系,且在所述圆柱坐标系中,z轴与圆柱的中心轴重合,平板面于平面直角坐标系下y轴方向的端点连线相交于圆柱坐标系的oxz平面,则平面直角坐标系与圆柱坐标系之间的坐标变换式为:其中,(x,y)为平面直角坐标系上铺设的预浸丝束任意一点的坐标,(x',y',z')为平面直角坐标系中的点(x,y)于圆柱坐标系中对应点的坐标;(xa,ya)为平板面中一顶点的坐标,且所述顶点对应位于圆柱坐标系的x轴上;L为平板面x轴方向上的长度,r为圆柱的半径,且r=L/2π。

8.如权利要求7所述的铺放轨迹规划装置,其特征在于,在铺放轨迹规划模块中,绕Z轴旋转移动后的铺放曲线坐标为:其中,m为旋转移动的次数,m=1,2,3····N;W0为需要移动的圆周弧长,W0=L/N;N为铺放的轨迹条数, αmax为平面直角坐标系下铺设的预浸丝束各点的最大斜率值。

9.一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器运行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述纤维复合材料于圆柱面的铺放轨迹规划方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述纤维复合材料于圆柱面的铺放轨迹规划方法的步骤。