錐體結構單向纖維纏繞線型及程序設計

       本文對錐體結構的單向纖維纏繞，應用空間解析幾何的知識建立了相應的數學模型，并建立了在相應于四軸纏繞機上的纏繞線型同時利用VB6. 0編制了相應的模擬計算程序，為錐體結構的單向纖維纏繞應用奠定了基礎。

       纖維纏繞成型是將連續增強纖維經浸膠，按照一定規律纏繞到芯模上，然后固化脫模成制品，是制造高強度復合材料制品的一種重要的成型工藝方法。在國防和航天工業中它占有重要的地位，在民用工業中也有廣闊的應用前景和推廣價值。在一般的纏繞成型中，根據預先設計好的線型，通過纏繞機有控制地纏繞到芯模上，纏繞同時發生在簡體和芯模封頭上，固化脫模成制品后再機加工，通常須去掉封頭部。這導致材料的極大浪費，增大了成本，而且降低了效率。在單向纖維纏繞中簡體的兩端安裝了針盤工裝，纏繞只發生在筒體。這樣就節省了材料，同時也可提高效率。在固體火箭發動機噴管擴張段的成型工藝中，一般采用布帶纏繞或交叉纏繞成型法。固體火箭發動機噴管在非冷卻的條件下要直接承受2500～3500℃高溫、4～7M Pa高壓和1500～2500m/s高速、含固態離子燃氣的沖刷作用‘¨。由此可見，噴管的工作環境極其惡劣，采用上述兩種纏繞工藝，不可避免地產生纖維的交叉。在噴管的工作過程中，在高溫高速的固態粒子的沖刷作用下擴張段易在纖維的交叉處發生分離脫層，從而失效，所以避免纖維的交叉在噴管擴散段的成型工藝中顯然十分重要。單向纖維纏繞可實現纖維的無交叉縫繞，提高固體火箭發動機的效率。本文對錐體結構單向纖維纏繞成型工藝中的數學模型的建立、纏繞線型的計算進行了研究，并對纏繞線型進行了計算機模擬仿真。

       對纏繞結構所涉及到的參數給出明確的定義，是纖維纏繞建模與編程的依據。典型的錐形體結構，其涉及的主要參數為Lo錐形體的高度、Ho絲嘴在大口端到芯軸的距離、D2，錐形體小口端的直徑、D1．錐形體大口端的直徑和Ao。錐形體大口端的初始纏繞角。

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