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自动铺丝技术是目前最先进的复合材料自动成型技术之一,其在航空工业中的应用意义重大。发达国家通过30余年的研究已经积累了诸多理论成果和生产经验,掌握核心技术并对外封锁。而国内关于自动铺丝技术的研究刚起步,对其核心技术之一—铺丝路径规划的研究比较浅。本文以网格表达的开曲面为研究对象,综合考虑力学因素和几何因素,设计出多条基准路径,并以此为参考,设计得到覆盖开曲面的铺丝路径。 本文主要工作分为以下几个方面: (1)针对自动铺丝技术的铺丝轨迹设计要求和规划方式进行讨论,着重研究了影响铺放效果的因素以及丝束铺放过程中的失效形式(预浸料起皱、断裂),建立失效模型,给出定量关系。针对基于网格表达的开曲面形式,结合STL文档格式对其进行相应的预处理,为铺丝路径规划设计准备模型基础。 (2)对于复杂无明显分布规律的承载信息,选取合适的分组标准对其进行归类处理,并反映到网格曲面上,形成区域的划分。针对不同的区域及其具有的局部力学特性,同时结合与丝束路径息息相关的型面几何因素,在各个区域中分别构造基准路径。 (3)以基准路径为参考,在各个区域中实现等距偏置的路径规划,从而计算得到满覆盖的铺丝路径。分析生成路径存在的缺陷,针对边界处理问题给出相应的简便又快速的解决方案。又通过离散化参数曲面相关公式得到适用于基于网格表达的曲面的可铺放性约束条件定量式,并逐一检验路径上的关键铺放点,对于不符合要求的给予修正。 (4)结合多基准路径的规划方法特点,根据初始铺层的铺放方式,给出新铺层的铺放方式。本文又针对新的路径规划方式提出对应的铺层规划方案。 (5)利用VC++6.0开发平台,结合OpenGL和SQL Server数据库,开发验证本文铺丝路径规划算法的软件模块,并为后续的自动铺丝仿真软件开发和基于网格曲面的铺丝轨迹算法设计奠定开发基础。