纤维缠绕基本原理的应用

       1997年7月14 - 18日在澳大利亚黄金海岸召开了第11届国际复合材料年会。笔者与沃丁柱教授合写了一篇“Basic Principles of Filament Winding”论文，由沃丁柱教授出席并在会上宣读，引起了与会的各国学者高度重视和热烈讨论，一时成了热点。因此，很有必要在国内介绍这10条缠绕基本原理，井着重讨论其实际应用及其开发的重要意义。

 纤维缠绕基本原理的实际应用
      ①根据原理1，缠绕速比决定缠绕纤维在芯模表面上的排线型式、交叉点数，沿圆周方向切点数或排成的平行四边形的个数等等。如此我们可以缠绕制出不同形状的制品，例如等截面圆柱体，不等截面的回转体（圆锥体、球形…）、不等截面的非回转体（复杂截面），“编织”缠绕、多孔结构缠绕，非测地线缠绕、凹曲面“架空”缠绕等典型的理论上可实现的缠绕制品，其总体线型皆决定于缠绕速比。
      ②根据原理7“相当圆”理论，我们可容易地计算出椭圆形截面柱体、旋翼、矩形截面简体、方形截面制品、六边形截面壳体、鼓形和船形截面制品。偏开孔容器、矩形管等角缠绕等各种非回转体的缠绕参数。
      ③原理3是我们能够成功地缠绕回转体与非回转体异型截面制品的理论依据。
      例如缠绕圆锥形管壳制品、方锥形或矩锥形等角等厚缠绕、凸凹曲面回转体（葫芦形或带喷管的火箭发动机壳体等）、不等截面机翼形制品（舰艇上消除摇摆的鳍形制品、直升机旋翼和小型飞机螺旋浆等）。
      ④根据原理6，测地线是最稳定的位置，我们采用球形模扩大开口位置进行缠绕，只要保持测地线缠绕，扩口在任意位置都是稳定的。如此扩大开口可以从极孔直到赤道扩遍全球面均匀缠绕。这就是球形制品缠绕的基本原理。
      众所周知，测地线缠绕是不计摩擦系数的，而非测地线稳定缠绕是计有限的摩擦系数。在这里，我们把摩擦系数加大到无穷大，即纤维张力=0或纤维松线致使微张力近乎于零的状态，纤维的缠绕位置同样是稳定的，我们就称它谓超测地线缠绕。超测地线缠绕好象写字一样，是稳定不滑线的。可以象手书一样随心所欲地尽情挥毫。这种无张力缠绕既便是在管端头90°缠绕小角度返回也不会滑线。这一发现，对变化张力，甚至小到零的方法可以缠绕多种容易滑线的复杂形状制品，尤其对微机控制缠绕机更为方便。

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