多层光纤线包结构稳定性高效计算模型与分析

光纤线包的结构稳定性显著影响光纤系统的服役状态,为解决以有限单元法为代表的数值分析方法,因光纤线包缠绕层数多、非线性强等因素导致的计算时间长、效率低等问题,根据光纤层间仅受压的特点建立光纤线包结构稳定性的高效计算模型,分析光纤的缠绕制度和线径的均匀程度对光纤线包结构稳定性的影响规律,给出线包失稳的线径均匀性临界值。研究结果表明:相比于有限元仿真,该模型在不损失计算精度的前提下计算效率可提升约100倍;等残余张力缠绕制度更有利于线包的结构稳定性;当线径的偏差值超过标准线径的±3%时,光纤位移急剧增大,严重影响光纤线包的结构稳定性;此研究对于多层光纤线包绕制工艺的实时分析和控制具有重要的意义。