风力叶片的纤维缠绕设计

针对风力发电叶片这种典型的非回转体构件,建立其简化的物理模型和数学模型。并针对叶片主干部分的椭圆柱面,分别推导其测地线和非测地线的微分方程式。在确定封头处缠绕线型时借鉴主干部分纤维缠绕的测地线、非测地线方程,在X、Y两个方向上引入比例系数,两者结合产生缠绕线型。在封头两个平面的交界处,实现纤维由正向缠绕角到反向缠绕角的变化。最后,通过仿真和实验证明了该缠绕设计的可行性。     

凹曲面迴转体纤维缠绕“架空”高度解法及其处理

前言纤维缠绕凸曲面玻璃钢制品,通常纤维可贴紧芯模表面.但凹曲面回转体或凸凹曲线共同构成母线的回转体,纤维缠绕到凹曲面处便贴不紧芯模表面,称其为“架空”现象.而缠绕纤维贴不紧芯模的距离又称为“架空”高度.“架空”高度是制品的几何尺寸与缠绕角的     

不等开口压力容器非测地线缠绕的CAD/CAM技术

本文针对两端封头开口比大的复合材料容器在缠绕工艺中遇到的纤维滑线问题,对圆筒段路径采用非测地线,封头为近测地线的轨迹,详细讨论了不同结构形式容器缠绕角的求解方法,从而实现非测地线路径设计.并给出非测地线稳定缠绕的判别公式,对缠绕可行性进行了分析判断.最后在此基础上开发了缠绕程序,实现了缠绕工艺的自动化铺层设计和缠绕成型,对不等开口容器的缠绕设计和工艺具有指导性作用.     

纤维缠绕复合材料方管设计研究

作为典型非轴对称回转体构件,复合材料方管在缠绕过程中要求满足稳定缠绕和均匀布满两个工艺条件。基于解析几何,分析方管缠绕丝嘴与芯模的空间关系,推导丝嘴运动轨迹方程,提出基于不滑线理论的方管小角度测地线缠绕设计方法;建立方管测地线周期缠绕理论,分析从不同起始点缠绕的实际误差;设计方管缠绕线型,并应用于实际缠绕,得到其小角度缠绕的一般绕线方程。结果表明,本文提出的方管小角度测地线缠绕理论正确,线型设计方法可靠,得到的丝嘴运动方程合理、精确,能很好地满足复合材料方管缠绕的基本原理和工艺要求。     

纤维缠绕玻璃钢圆锥体的非测地线稳定公式

前言 纤维缠绕在芯模表面或纤维层间,如果不考虑其摩擦存在,当纤维离开测地线位置时就要滑线。但实际上缠绕纤维层间存在摩擦,因此当纤维离开测地线在某一范围内,摩擦阻力便可阻止纤维由非测地线位置向测地线方向滑移,这样的计算公式就是非测地线稳定公式。使用它便可预先验算一下所设计的缠绕是否滑线。     

纤维缠绕复合材料弯管的线型研究

基于测地线建立了复合材料弯管的数学模型,在弯管段两端由圆柱段过渡连接,对其缠绕成型过程进行了研究,采用测地线进行弯管圆环段的缠绕,对于过渡连接的两段圆柱段采用非测地线进行缠绕,对复合材料弯管的纤维稳定缠绕条件进行推导,给出其缠绕线型方程和最小的稳定缠绕角。分析了不同的中心线曲率半径与弯管半径比对缠绕角的影响,并应用MATLAB编程对设计的理论线型进行验证性仿真,证明缠绕线型的可缠绕性以及满足纤维缠绕的基本要求。     

圆锥台柱体上的纤维缠绕

本文论述了圆锥台柱体上纤维缠绕的几种类型－测地线,等壁厚和等螺旋角的缠绕形式以及它们的成型实现问题。     

干纤维增强橡胶膨胀节缠绕线型设计及仿真

橡胶膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件,相比较于目前国内使用的金属膨胀节具有良好的耐腐蚀性能、较高的冲击强度和优异的减振降噪特性等优点,主要应用于大型管道输送。传统的橡胶膨胀节采用橡胶帘子布手动或半自动缠绕/铺放成型,效率低且在受压时纤维无法优化方向,起不到很好的承压作用。采用干纤维增强橡胶膨胀节可充分发挥纤维作用,而且能实现自动化缠绕成型,提高效率、质量、产品一致性。本文分析干纤维缠绕成型原理,结合网格理论和薄膜理论计算等张力模型方程,根据方程建立回转体单波纹等张力膨胀节模型,并采用数值模拟技术确定回转体表面纤维缠绕的测地线路径,最后根据设计的缠绕线型进行仿真验证。     

纤维缠绕机运动方程与控制凸轮设计研究

一、概述 在纤维缠绕中要实现稳定缠绕,就必须保证缠绕纤维沿着曲面上两点之间的最短距离——“短程线”又名“测地线”进行铺线。曲面上测地线的方向方程和轨迹方程在微分几何中已经推导出来了,在工程中如何去设计缠绕机的运动以实现测地线缠绕,成为产品设计、设备设计和工艺人员所共同关心的问题。75年从西德引进的WE-250脉冲数宇控制液压伺服纤维缠绕机的所有资料是按芯模上的放线进行实测仿型描绘制作控制小车和伸臂运动的“控制凸轮”,没有谈到能否设计计算或如何     

基于参数化设计的纤维缠绕方法及应用

为了使回转体制品的纤维缠绕线型设计更加简便,提出一种基于参数化设计的纤维缠绕方法,对圆管、容器等回转体制品的线型工艺进行参数化设计。该方法以缠绕理论为核心,将芯模的几何尺寸与缠绕工艺参数进行参数化处理并在设计线型的过程中根据纤维均匀布满的条件对缠绕角进行修正,根据修正后的缠绕角对线型进行设计即输入芯模的几何参数与缠绕工艺参数便可对芯模的缠绕轨迹进行计算。利用VS2010开发环境对该方法进行缠绕软件的实现,经过机器人对软件输出的缠绕代码进行缠绕实验,验证了回转体芯模参数化设计方法的可行性、便捷性及实用性。     

纤维缠绕内压容器封头缠绕包角的计算

封头缠绕包角的计算是用于确定缠绕规律(即速比)。 缠绕纤维在封头段的测地线所对应的中心角称为包角(亦有称封头中心角的),用β表示。且:     

压力容器封头非测地线缠绕的CAD

本文讨论了工程上常用的几种压力容器头非测地线缠绕计算公式，缠绕角方程，包角方程，丝嘴运动方程，纤维厚度和应力方程等。给出了ＣＡＤ主要内容和框图，为工程应用和教学提供了基础。     

纤维缠绕复合材料弯管线型设计与仿真

根据微分几何建立弯管的圆环面及圆柱面稳定缠绕方程,给出了圆环面的测地线缠绕解及圆柱面的半测地线缠绕解,并提出了用OpenGL及VC 对所设计的线型进行仿真的具体实现办法.     

90°弯管的纤维缠绕线型设计

针对90°弯管的纤维缠绕问题,应用微分几何曲面理论分别得到了圆环面的测地线和圆柱面的非测地线表达式,生成了纤维路径,并且通过在圆柱段端头加入停留,解决了弯管缠绕时的布满问题,为90°弯管的纤维缠绕奠定了理论基础.     

测地线FW线型的CAD

本文分析建立的FW线型CAD系统是以常见的回转体FW制品的测地线缠绕为对象。其主要内容包括线型的选择计算、线型轨迹的坐标计算和线型图的绘制等,并以“人机对话”的方式与设计者建立了良好的交互联系。为FW线型设计提供了高效、准确、灵活、直观的设计手段和为FWM自动化控制提出了依据。     

基于遗传算法的不等开口复合材料壳体缠绕角优化设计方法

针对内压作用下的不等开口复合材料壳体,基于精英保留策略遗传算法,建立了复合材料壳体螺旋层缠绕角的优化设计方法。采用四阶龙格库塔法求解非测地线缠绕方程,得到了左右封头的纤维在筒身能够平滑过渡的缠绕角范围。使用基于Abaqus的插件Wound Composite Modeler(WCM)建立二维轴对称壳体模型,优化算法使用Python语言编写,搭建了Python脚本与Abaqus之间的信息传递桥梁。对设计爆压为20MPa的壳体进行了缠绕角优化设计。结果表明,在20MPa载荷下,优化后的壳体比优化前的壳体纤维方向最大应力降低了2.9%,同时爆破压力提升了4.8%。本文的优化方法可以用于复合材料壳体缠绕角优化设计。     

挠度对大长径比复合材料壳体缠绕成型质量影响研究

大长径比复合材料缠绕成型壳体在成型过程中会产生挠度。本文针对挠度对壳体的缠绕线型、缠绕张力和固化残余应力的影响开展研究。通过解析计算和数值仿真建立大长径比复合材料壳体几何模型和有限元模型。分别采用测地线缠绕方法探究挠度对纤维缠绕线型的影响;采用正轴偏轴应变转换方法探究挠度对纤维缠绕张力的影响;采用CHILE本构模型探究挠度对纤维缠绕固化残余应力的影响。通过对大长径比复合材料壳体的仿真分析发现,挠度对纤维缠绕线型影响较小,挠度对纤维缠绕张力有一定的影响,张力随着壳体挠度位移值的增大而增大,挠度对纤维缠绕固化残余应力有一定的影响,且在壳体周向规律分布。     

纤维缠绕环形压力容器复合材料结构设计

本文在环形容器复合材料缠绕原理的基础上,从环形容器工作下的受力状态分析入手,推导出环形容器的受力方程;根据环形容器双螺旋缠绕测地线方程,结合相关工艺参数,进行复合材料结构铺层设计,确定出优化缠绕线型的切点数。根据该理论,通过编写VB程序,实现纤维缠绕环形容器复合材料纤维层的计算机参数化设计。     

第三届玻璃钢年会学术报告和资料题录

1.数理统计方法在玻璃钢模压制品生产中 的应用2.复合材料界面研究3.复合材料界面及研究方法4.玻璃钢界面5.封头测地线缠绕时丝咀和纤维的运动方 程6.非线性缠绕的运动分析7.玻璃钢内压容器金属接咀的强度设计8。纤维缠绕玻璃钢圆锥体的等角等厚计算9.轨道式缠绕机实现螺旋缠绕的线型分析 和计算10.纤维复合材料弹性常数和强度计算11。玻璃钢地面雷达罩电气设计12.四种胶粘剂的实验报告13。低性能增强材料探讨14.新型片状模塑料15。国外SMC新发展16.国外合成材料新品种17.自熄性环氧树脂应用小结18。耐热树脂—氨基环氧19.酚醛一环氧乙烯…     

铝内衬碳纤维复合材料压力容器非测地线缠绕与强度分析

本文对碳纤维缠绕复合材料压力容器进行了非测地线缠绕线型设计、有限元仿真和纤维缠绕与水压爆破实验。根据非测地轨迹确定了复合材料压力容器的最佳缠绕参数;采用有限元软件ABAQUS对其受压状态下的应力应变值进行分析,研究内压为35 MPa时压力容器的应力状态,并预测其爆破强度为92.2 MPa;缠绕实验在五轴数控缠绕机上进行,使用T800碳纤维制备了铝合金内衬复合材料压力容器,其纤维缠绕层共26层,缠绕完成后纤维排列整齐均匀,无滑纱现象。固化后其爆破压强为87.5 MPa,与仿真结果相对误差为5.1%,验证了仿真分析的可行性。