圆环压力容器均衡缠绕线型设计及稳定性分析

基于网络理论,得到了纤维单螺旋、螺旋加环向均衡型缠绕圆环压力容器的线型方程.应用微分几何理论,给出了同时满足均衡型和稳定缠绕双重条件的线型滑移系数、相对弯曲半径以及两向纤维层厚度比之间的关系.计算结果表明,单螺旋缠绕方式和较大的相对弯曲半径均能提高均衡缠绕线型的稳定性;对于通常研制的圆环压力容器,纤维材料和芯模间的摩擦系数达到0.2～0.3以上,即可实现均衡型缠绕.所提出的环壳均衡缠绕线型和轨迹稳定判别方法,对指导此类产品的缠绕具有重要意义.

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。

基于拉格朗日方法的缠绕复合运动动力学方程

基于拉格朗日方法,以缠绕过程中的运动体为研究对象,以缠绕体的运动状态及形变为研究重点,分析了缠绕体在缠绕过程中动能和势能的变化,得到了绕制过程中缠绕体的拉格朗日函数,建立了动力学方程。通过分析给出了动力学方程成立的条件,同时对方程的相关应用进行了分析。动力学方程的建立,使缠绕复合运动机械结构的力学设计更加精细化,可作为确定缠绕过程中影响缠绕体力学性能参数的理论依据,对精密线圈、光纤环等缠绕体缠绕工艺的控制系统设计具有一定的指导作用。

基于区域缠绕法的复杂型体轨迹规划研究

针对参数化缠绕方法不适于复杂型体缠绕轨迹规划的问题,提出了区域缠绕法。该方法通过对纤维缠绕受力分析,基于网格理论和局部趋势面理论,建立了纤维稳定缠绕数学模型,并给出了算法实现流程,为纤维缠绕复杂型体提供理论基础。