船用封闭曲面铺放成型过程中的断纱控制轨迹规划算法

刘茜茜; 彭运松; 刘琛; 张浩天; 张晨旭; 王显峰

船用封闭曲面铺放成型过程中的断纱控制轨迹规划算法

1. 南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏南京 210016;
2. 中国船舶集团有限公司第七二五研究所, 河南洛阳 471023

基金项目:

国家重点研发计划资助(2022YFB4300104)

详细信息

作者简介:
刘茜茜,女,硕士研究生。E-mail:liuqianq@nuaa.edu.cn

通讯作者:
王显峰,男,教授,硕士生导师,研究方向为复合材料自动化成型。E-mail:wangxf@nuaa.edu.cn

中图分类号: TB332
计量
- 文章访问数: 61
- HTML全文浏览量: 6
- PDF下载量: 8
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2023-04-28
- 网络出版日期: 2023-09-13

Fiber Breaking Control Trajectory Planning Algorithm in Laying Process of Marine Closed Surface

1. College of Material Science & Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;
2. Luoyang Ship Material Research Institute, Luoyang 471023, China

摘要

摘要: 自动铺放技术作为一种先进的复合材料成型技术,广泛适用于加工形状复杂的复合材料构件。本研究以压辊压实量、角度偏差以及曲率半径作为评价指标,通过对不同轨迹规划算法进行对比,选取适用于船用封闭曲面的轨迹规划算法。以重叠因子为约束条件对轨迹进行满覆性分析,提出一套适用于复杂曲面的增减纱算法,实现重叠与间隙的均匀分布。基于船用封闭曲面结构提出分区轨迹优化算法,降低了断纱数量。最后在封闭曲面上进行仿真与实验分析,验证算法的正确性。
- 复合材料 /
- 自动铺放 /
- 断纱控制 /
- 轨迹算法
Abstract: As an advanced composite molding technology, automatic placement technology is widely used to process complex composite components. In this study, the number of compacted fibers, angular deviation and radius of curvature are taken as evaluation indexes. Through the comparison of different trajectory planning algorithms, the trajectory planning algorithm suitable for marine closed surface is selected. Based on the overlap factor, the trajectory coverage is analyzed, and a prepreg yarn increase and decrease algorithm suitable for complex surface is proposed to achieve the uniform distribution of overlap and gap. A zonal trajectory optimization method is proposed based on the marine closed curved structure to reduce the number of fiber breaks. Finally, simulation and experimental analysis are carried out to verify the correctness of the algorithm.
- composite material /
- automatic placement /
- fiber breaking control /
- trajectory algorithm

HTML全文

参考文献(17)

[1]	魏征, 杜度, 杨坤. 树脂基复合材料在潜艇装备领域的应用现状[J]. 材料开发与应用, 2020, 35(2):82-86.
[2]	冯利军, 程正冲, 李伏. 船用复合材料应用现状及发展[J]. 装备环境工程, 2017, 14(5):51-55.
[3]	魏明恺. 复合材料在海洋船舰中的应用[J]. 中国战略新兴产业, 2017(4):141-144.
[4]	池召艳, 周晓芹. 国外复合材料纤维自动铺放编程软件的功能特点及分析[J]. 航空制造技术, 2014, 57(12):64-67.
[5]	MARSH G. Automating aerospace composites production with fibre placement[J]. Reinforced Plastics, 2011, 55(3):32-37.
[6]	肖军, 李勇, 文立伟, 等. 树脂基复合材料自动铺放技术进展[J]. 中国材料进展, 2009, 28(6):28-32.
[7]	王显峰, 刘卫平, 梁文萍, 等. 基于树脂基复合材料自动铺丝工艺的轨迹设计技术探讨[J]. 航空制造技术, 2019, 62(4):79-86.
[8]	曾伟. 复合材料自动铺丝轨迹规划与覆盖性分析研究[D]. 南京:南京航空航天大学, 2010.
[9]	赵安安, 何大亮, 王晗, 等. 复杂曲面上的自动铺放路径规划方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2022, 48(4):595-601.
[10]	QU W W, GAO J X, YANG D, et al. Automated fiber placement path generation method based on prospective analysis of path performance under multiple constraints[J]. Composite Structures, 2021, 255:112940.
[11]	QU W W, HE R M, CHENG L, et al. Placement suitability analysis of automated fiber placement on curved surfaces considering the influence of prepreg tow, roller and AFP machine[J]. Composite Structures, 2021, 262:113608.
[12]	薛柯. 基于角度偏差的锥壳轨迹规划算法适应性评价[D]. 南京:南京航空航天大学, 2020.
[13]	熊文磊. 基于网格化曲面的自动铺丝轨迹规划研究[D]. 南京:南京航空航天大学, 2012.
[14]	马丁. 回转体自动铺丝轨迹规划及边界处理[D]. 南京:南京航空航天大学, 2016.
[15]	还大军, 肖军, 李勇. 给定点纤维方向的自动铺丝轨迹规划算法[J]. 南京理工大学学报(自然科学版), 2011, 35(3):410-414.
[16]	文立伟, 李俊斐, 王显峰, 等. 基于结构设计的自调节铺放轨迹规划算法[J]. 航空学报, 2013, 34(7):1731-1739.
[17]	宋桂林, 王显峰, 赵聪, 等. 规则回转体自动铺丝轨迹规划与丝束增减[J]. 航空学报, 2020, 41(11):383-393.