一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115954067A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211634395.1(22)申请日2022.12.19(71)申请人中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所地址610091四川省成都市青羊区日月大道1610号成都飞机设计研究所计划发展部(72)发明人刘伟先王玉乔王佳宁闫励齐利剑李骞(74)专利代理机构中国航空专利中心11008专利代理师杜永保(51)Int.Cl.G16C60/00(2019.01)G16C20/90(2019.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法(57)摘要本发明涉及一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，所述方法包含以下步骤：计算单元的所有节点坐标平均的方法得到中心点坐标；从所述中心点坐标向当前选取铺层的所有丝束轨迹中心线做垂直投影点，获得投影点坐标后采用距离公式计算中心点到选取铺层所有丝束轨迹中心线的最短距离，通过对比上述所有最短距离，选择其丝束轨迹；做选择的丝束轨迹的切线，且使得切线过投影点；将切矢量和计算单元铺层坐标系进行矢量点积计算，获取选取的计算单元单层真实铺层角度，将选取的计算单元单层的理论铺层角度替换为真实铺层角度。本发明获得准确真实铺层角度，能准确仿真实际自动铺丝结构性能。CN115954067ACN115954067A权利要求书1/1页1.一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：所述方法包含以下步骤：步骤1、先对采用自动铺丝工艺的复合材料结构建立三维壳单元有限元模型，壳单元大小是丝束宽度的整数倍，生成每个壳单元各个单层的理论铺层角度；步骤2、按复合材料铺层顺序从自动铺丝轨迹数据库中导入所有单层所有丝束轨迹中心线；选取第一个铺层。2.根据权利要求1所述的一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：步骤3、按壳单元编号的顺序依次选取壳单元作为计算单元；每选取一个计算单元，则以计算单元的所有节点坐标平均的方法得到中心点坐标；从所述中心点坐标向当前选取铺层的所有丝束轨迹中心线做垂直投影点，获得投影点坐标后采用距离公式计算中心点到选取铺层所有丝束轨迹中心线的最短距离，通过对比上述所有最短距离，确定距离计算单元中心最近的丝束轨迹中心线，选择其丝束轨迹；做选择的丝束轨迹的切线，且使得切线过投影点，以此切线计算投影点处轨迹线的切矢量；将切矢量和计算单元铺层坐标系进行矢量点积计算，获取选取的计算单元单层真实铺层角度，将选取的计算单元单层的理论铺层角度替换为真实铺层角度。3.根据权利要求2所述的一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：步骤4、判断是否还有未选取过的铺层，若有，则选取一个未选取过的铺层，并返回步骤三，若无，则结束。4.根据权利要求3所述的一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：步骤1中三维壳单元由HyperMesh自动生成四边形单元，包含了网格划分的各节点坐标信息和单元坐标信息。5.根据权利要求3所述的一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：步骤1中三维壳单元由HyperMesh自动生成三角形单元，包含了网格划分的各节点坐标信息和单元坐标信息。6.根据权利要求3所述的一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：步骤1中，壳单元大小是丝束宽度的1～32倍。以提高效率。7.根据权利要求3所述的一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：步骤3中，按壳单元编号从小到大的顺序或从大到小的顺序选取。8.根据权利要求3所述的一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法，其特征在于：步骤3中，所述通过对比上述所有丝束轨迹中心线的最短距离，通过排序方法得到。2CN115954067A说明书1/3页一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法技术领域[0001]本发明涉及复合材料结构设计技术领域，特别涉及航空结构设计领域，涉及一种复合材料自动铺丝轨迹投影仿真建模方法背景技术[0002]复合材料自动铺丝制造工艺对复杂零件适应性好、自动化程度高、生产效率高、人工成本低、人为干涉较少、制件质量一致性好等优点，随着复合材料自动铺丝轨迹规划技术，制造设备、工艺技术日渐成熟，近年来越来越被世界范围内的各复材设计机构和制造部门所重视，是一项极具生命力和应用前景的复合材料技术。[0003]自动铺丝工艺制造复合材料零件有其独到的优势，基于此，自动铺丝结构设计已成为发展的必然趋势。相比于传统的预浸料手铺，自动铺丝结构设计和工艺制造结合更加紧密。其中尤其突出的是轨迹规划，但自动铺丝工艺本身有其局限性，如最小转弯半径、最短切丝距离、束间间隙、丝束重叠、切丝断丝等。在丝束轨迹规划设计中既考虑工艺性又考虑性能需求是研究的