復(fù)合材料旋轉(zhuǎn)法三維編織成型及其實驗平臺研究.pdf

1、三維編織復(fù)合材料由于具有空間網(wǎng)狀的整體結(jié)構(gòu)，因此其除具有傳統(tǒng)復(fù)合材料高比強(qiáng)度、高比模量等優(yōu)點之外，還具有良好的抗沖擊特性、更高的損傷容限和能量吸收率，在航空航天領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。該材料在國外已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用，近幾年，我國航空航天領(lǐng)域已出現(xiàn)三維編織復(fù)合材料的應(yīng)用，但應(yīng)用范圍較窄，且織物結(jié)構(gòu)單一，設(shè)備自動化程度低，編織效率低。
　　本文針對錐套類零件的三維編織成型，從織物結(jié)構(gòu)和編織效率的角度出發(fā)，通過對比分析目前常用的幾種編

2、織工藝，確定了旋轉(zhuǎn)法三維編織的工藝方案。并對旋轉(zhuǎn)法三維編織設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行方案設(shè)計與分析，得到了一種攜紗器數(shù)目多，軌跡變化能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
　　通過建立底盤部件排布的數(shù)學(xué)模型，研究角輪式編織機(jī)底盤運動部件的位置關(guān)系，給出攜紗器軌跡的決定因素、數(shù)學(xué)表示與算法。通過分析織物的成型過程，得到紗線在本文設(shè)計方案中的交織條件，建立攜紗器軌跡與織物結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。此外，應(yīng)用控制體積單元法對特定排布及運動規(guī)律下的織物結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建立織

3、物結(jié)構(gòu)參數(shù)之間以及織物尺寸與工藝參數(shù)之間的關(guān)系。并在單胞模型的基礎(chǔ)上分析織物的結(jié)構(gòu)組成，探討織物尺寸的影響因素和錐套類織物的三維編織成型工藝。
　　針對錐套類織物，應(yīng)用所提出的軌跡算法與單胞模型計算紗線軸線在編織運動中的空間位置，得到其軸線在織物中的特征點。為更好的逼近紗線的自然彎曲狀態(tài)，以各特征點為樣條曲線的控制點進(jìn)行擬合，并將得到的三次B樣條曲線坐標(biāo)點導(dǎo)入三維建模軟件，實現(xiàn)三維編織實體的織物結(jié)構(gòu)仿真。
　　根據(jù)所設(shè)計的三