锥体结构单向纤维缠绕线型及程序设计

       本文对锥体结构的单向纤维缠绕，应用空间解析几何的知识建立了相应的数学模型，并建立了在相应于四轴缠绕机上的缠绕线型同时利用VB6. 0编制了相应的模拟计算程序，为锥体结构的单向纤维缠绕应用奠定了基础。

       纤维缠绕成型是将连续增强纤维经浸胶，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成制品，是制造高强度复合材料制品的一种重要的成型工艺方法。在国防和航天工业中它占有重要的地位，在民用工业中也有广阔的应用前景和推广价值。在一般的缠绕成型中，根据预先设计好的线型，通过缠绕机有控制地缠绕到芯模上，缠绕同时发生在简体和芯模封头上，固化脱模成制品后再机加工，通常须去掉封头部。这导致材料的极大浪费，增大了成本，而且降低了效率。在单向纤维缠绕中简体的两端安装了针盘工装，缠绕只发生在筒体。这样就节省了材料，同时也可提高效率。在固体火箭发动机喷管扩张段的成型工艺中，一般采用布带缠绕或交叉缠绕成型法。固体火箭发动机喷管在非冷却的条件下要直接承受2500～3500℃高温、4～7M Pa高压和1500～2500m/s高速、含固态离子燃气的冲刷作用‘¨。由此可见，喷管的工作环境极其恶劣，采用上述两种缠绕工艺，不可避免地产生纤维的交叉。在喷管的工作过程中，在高温高速的固态粒子的冲刷作用下扩张段易在纤维的交叉处发生分离脱层，从而失效，所以避免纤维的交叉在喷管扩散段的成型工艺中显然十分重要。单向纤维缠绕可实现纤维的无交叉缝绕，提高固体火箭发动机的效率。本文对锥体结构单向纤维缠绕成型工艺中的数学模型的建立、缠绕线型的计算进行了研究，并对缠绕线型进行了计算机模拟仿真。

       对缠绕结构所涉及到的参数给出明确的定义，是纤维缠绕建模与编程的依据。典型的锥形体结构，其涉及的主要参数为Lo锥形体的高度、Ho丝嘴在大口端到芯轴的距离、D2，锥形体小口端的直径、D1．锥形体大口端的直径和Ao。锥形体大口端的初始缠绕角。

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