纤维缠绕复合材料弯管线型设计与仿真

        根据微分几何建立弯管的圆环面及圆柱面稳定缠绕方程。给出了圆环面的测地线缠绕解及圆柱面的半测地线缠绕解，并提出了用OpenGL及VC++对所设计的线型进行仿真的具体实现办法。

       纤维增强复合材料是一种高强度、低密度、耐腐蚀的高性能材料。纤维缠绕是将纤维材料尽可能均匀地包在芯模表面的加工技术，因其精确度高，在制造高质量的复合材料中得到了广泛的应用。纤维缠绕的设计及生产的自动化将有效地减少设计和生产的劳动强度，降低成本，同时提高了产品的质量，因此应用计算机辅助纤维缠绕已经成为一门重要的技术。对于轴对称部件的纤维路径及机器路径的计算机辅助设计已经研究多年，其缠绕相对比较简单。而对于非对称部件，由于其几何拓扑结构复杂，类似对称体的基准纤维路径无法找到，因此覆盖芯模的所有纤维路径都需独立设计与计算。这将产生大量的路径资料，而且要使所有的纤维路径都满足纤维缠绕的技术要求如稳定性、均匀分布及不架桥是很难实现的，所以其缠绕路径的设计非常困难。目前对非轴对称部件如弯管和T形管，只有CADF和CADVV ND两个软件能设计缠绕路径。它们都采用三角片逼近的方法。这种近似方法设计出的纤维路径是否稳定和能否均匀覆盖弯管表面需要开机试缠来检验。我国，管道的弯管配件以机械或手工方式生产，因此有必要开发计算机辅助纤维缠绕技术（ CAFW）。本文根据芯模的几何特性建立弯管的稳定缠绕方程。给出其缠绕解。并用VC++及OperCL对缠绕线型进行仿真。

       对纤维缠绕的线型仿真，是对有MCFW的CAD /CAM系统功能的扩展和完善。按照预先缠绕线型设计和分析的结果，用生成的三维实体模型检验设计线型正确与否。如果应用缠绕设备实际进行检验，则需要进行材料的准备和工人的施工，经济花费较大，准备工作时间长，设计周期长。使用计算机进行线型正确性的仿真避免了这些弊端。最大限度地将问题解决在设计阶段。降低研制成本。缩小设计周期。

资料下载：   纤维缠绕复合材料弯管线型设计与仿真.pdf