不等极孔纤维缠绕线型轨迹及工艺研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210728.008

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (7): 48-54.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210728.008

不等极孔纤维缠绕线型轨迹及工艺研究

祖磊¹, 肖康¹, 张骞^1*, 张桂明¹, 吴乔国², 李德宝¹

1.合肥工业大学机械工程学院,合肥230009;
2.合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥230009

收稿日期:2020-12-07 出版日期:2021-07-28 发布日期:2021-08-04
通讯作者: 张骞(1990-),男,博士,讲师,主要从事复合材料力学与结构设计方面的研究,zq_hfut@126.com。
作者简介:祖磊(1983-),男,博士,教授,主要从事复合材料力学与结构设计方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51875159);安徽省重点研究与开发计划项目(201904d07020013)

Research on filament winding line path and technology of unequal pole hole

ZU Lei¹, XIAO Kang¹, ZHANG Qian^1*, ZHANG Gui-ming¹, WU Qiao-guo², LI De-bao¹

1. School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
2. College of Civil Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China

Received:2020-12-07 Online:2021-07-28 Published:2021-08-04

摘要/Abstract

摘要： 本文针对不等极孔纤维缠绕容器进行均匀布满线型轨迹设计及工艺研究,首先通过优化滑移系数使其左右封头的缠绕角在筒身处平滑连续过渡,研究了为实现均匀布满时中心转角所满足的必要条件,运用连分数原理实现了线型切点数的计算,利用优化算法求解了同时满足稳定缠绕和均匀布满的左右两端的滑移系数,基于等轮廓约束条件分析了四轴缠绕机的运动轨迹方程并转换成相应格式的机器代码用于实际缠绕,实验结果表明:纤维在不等极孔芯模表面实现了稳定缠绕,缠绕一定的循环圈数后实现了均匀布满,缠绕效果与仿真一致,从而验证了设计参数和优化算法的可行性。

关键词: 纤维缠绕, 不等极孔, 非测地线, 缠绕轨迹, 复合材料

Abstract: In this paper, the design and process research of uniform filling linear trajectory for filament wound vessel with unequal polar holes are carried out. Firstly, the winding angle of left and right heads is smoothly and continuously transited in the cylinder by optimizing the slip coefficient. The necessary conditions for realizing the central angle of uniform filling are studied, and the tangent points of the line are calculated by using the continuous fraction principle. At the same time, the slip coefficient of the left and right ends of the stable winding and uniform covering is satisfied. Based on the equal contour constraint conditions, the motion trajectory equation of the four axis winding machine is analyzed and converted into the corresponding machine code for actual winding. The experimental results show that the stable winding of the fiber on the surface of the unequal polar hole mandrel is realized, and the uniform filling and winding effect are achieved after winding a certain number of cycles. The simulation results show that the design parameters and optimization algorithm are feasible.

Key words: filament winding, unequal pole hole, non geodesic, winding path, composites

中图分类号:

TB332

祖磊, 肖康, 张骞, 张桂明, 吴乔国, 李德宝. 不等极孔纤维缠绕线型轨迹及工艺研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(7): 48-54.

ZU Lei, XIAO Kang, ZHANG Qian, ZHANG Gui-ming, WU Qiao-guo, LI De-bao. Research on filament winding line path and technology of unequal pole hole[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(7): 48-54.

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Research on filament winding line path and technology of unequal pole hole

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